Наука о человеке космическая: ЛЮДИ СВОЕЙ ЗВЕЗДЫ. О ПСИХОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА В КОСМОСЕ

Содержание

ЛЮДИ СВОЕЙ ЗВЕЗДЫ. О ПСИХОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА В КОСМОСЕ

Не оборачивается тот,

кто устремлен к звезде.

Леонардо да Винчи

Валентин Витальевич Лебедев.

Марс. Снимок сделан телескопом ‘Хаббл’. Фото НАСА.

Объединенный экипаж орбитальной станции ‘Мир’ и космического корабля ‘Атлантис’. 27 июня 1995 года. Фото НАСА.

Марсианский закат. Солнце уходит за край кратера Гусева. Снимок сделан аппаратом ‘Спирит’ 19 мая 2005 года. Фото НАСА.

‹

›

Открыть в полном размере


Природа, преуспев в развитии разума, обогатила и украсила жизнь на Земле. Человек развил ее творение до созидательных дел, которые позволили ему не только оторваться от Земли, но и преодолеть ее притяжение. Возможности проникновения человека в космос вошли во все поры жизни, связав всех нас воедино, трансформируя земные представления в планетарное осознание себя одним народом.


Уходя все дальше и дальше в космос, человек когда-то останется там, и как тогда сложатся его отношения с Землей? Претерпит ли изменения наше природное начало, или мы сохраним его, несмотря на то что появятся новые формы жизни? Создаст ли это проблемы для Земли или пойдет ей во благо? Чем дальше человек будет уходить в космос, тем сильнее он будет изменяться. Это как эхо, оно зависит от звука и от окружающей среды, и мы будем вынуждены полагаться в своих ожиданиях на тех, кто вернется. При этом важно понять, что посланцы понесут от нас — благородство помыслов? Или поведет их сгусток проблем и противоречий, накопленных на Земле, навстречу стихии событий, предвидеть и предугадать которые не представляется возможным? Чтобы разобраться в этом, надо уже сегодня спрогнозировать характер распространения и заселения космоса, опираясь на опыт обживания Земли.


Когда европейцы входили на американский и австралийский континенты, они вторгались туда как варвары, пользуясь правом силы, вызывая в ответ ожесточенное сопротивление коренного населения. Пришельцы, действуя с позиций превосходства своего развития, нарушили естественный ход жизни и принесли много зла. Поэтому сегодня, стремясь уже в дaли космического пространства, на другие планеты, мы обязаны с высот исторической ответственности перед будущим осмыслить свой опыт освоения космоса, понять, как он повлиял на нас, чего мы не смогли предусмотреть и что упустили, что приобрели в знаниях и чего не смогли бы узнать без участия человека. Космонавты, удовлетворив многовековое любопытство людей, ответили на вопросы, как выглядит Земля извне, каковы ощущения космоса и как оттуда смотрится бездна Вселенной. На этом живой диалог человека с космосом закончился, и мы сосредоточились на развитии возможностей техники, а о своем предназначении как разумных существ так и не задумались. В результате человек оказался приложением к технике, сведя свою роль к демонстрации ее возможностей, исключив себя из непосредственного познания.


Поэтому если подумать, на что повлияла деятельность человека в космосе, то можно
говорить о совершенствовании техники, о широком взгляде на Землю, о способности
адаптации организма к условиям космоса, о международном сотрудничестве, и, пожалуй,
все. Голос человека в космосе оказался не востребован, так как мы до сих пор не
определились, ради чего туда идем и что нас там ждет. Основоположники космонавтики,
движимые стремлением открыть дорогу в космос, доказали саму возможность осуществления
пилотируемых полетов, но так и не разобрались с тем, кто по ней пойдет. О каких
межпланетных полетах можно говорить, не поняв этого? Сегодня, определяя глобальную
цель, связанную с необходимостью человека в дальних полетах, которая требует иной
концентрации усилий, технологических, научных, финансовых, пора ответить на вопрос:
что мы ждем от них и кому доверить наши надежды? Для этого требуются объединенные
усилия заинтересованных стран.


При решении этой проблемы необходим иной взгляд на человека. Способен ли он проникнуться заботами цивилизации, открыт ли новым знаниям, чтобы, впитав все лучшее, через познание себя и своих возможностей понять наше место как разумных существ в мире Природы? Такие люди вырываются из своего времени, намного его опережая. Соединяя в себе подвижничество, талант и конкретные достижения, опираясь на увлеченность, характер и осознанную цель, они готовы идти «вопреки» на преодоление невозможного. У них есть вера в свое предназначение — убежденность, которой под силу увидеть свечение новых знаний, новых представлений. Это те, у кого есть своя путеводная звезда. Никита Холоп при Иване Грозном, сделав крылья, сиганул с колокольни Александровской слободы и улетел за речку. И даже царю, казнившему его за дерзость пойти против Божьей воли, не дано было заглушить тягу души воплотить мысль о покорении неба. Такие есть и сейчас, но они заслонены суетой своего поколения, а потому вынуждены бежать от повседневности в мир стихий, опасности, лишений, чтобы утвердить себя, а значит, и нас с вами. Они в одиночку покоряют океан, совершают полет вокруг Земли, пробиваются к полюсу. А кто-то, чтобы разобраться в своем времени, обращается к прошлому, решаясь обойти земной шар, пересечь Атлантику на лодке или самолете прошлого века. Каждый, кто совершает такой путь, богат стремлением к познанию самого себя, а потому его ощущения, осмысление необходимости поставленной цели интересны всем на планете.


Этот посыл должен быть присущ и тем, кто отправится в глубины космоса. Но их надо искать смолоду, ориентируясь на сочетание таких свойств личности, как аналитический ум, богатый духовный мир, коммуникабельность, воля, понимание своего назначения на Земле, которые позволяют утвердиться на жизненном пути. Это люди, у которых творческий настрой сочетается с умением жить и работать в команде, добиваясь цели. Тогда можно быть уверенным, что при наложении на эту основу профессиональных знаний, навыков будет достигнут необходимый для такой миссии сплав свойств. Но сегодня в науке нет даже подходов к решению этой проблемы, все свелось к подбору людей на соответствие определенным профессиональным требованиям, а личностные качества выпадают из поля зрения, так как судить о них не способны те, кто не способен судить себя сам. Здесь многое зависит от подбора команды специалистов, от их способности к объективным оценкам, исключающим предвзятость типа «нравится — не нравится». Процесс должен быть обоюдным, с правом самого испытуемого на доверие к тем, кто его изучает. В экспериментах, которые имитируют полет на Марс, можно понять психофизи ологические особенности испытателей, но перенести результаты исследований непосредственно на конкретных кандидатов в полет нельзя, так как есть множество индивидуальных особенностей, которые в таких экспериментах выявить невозможно. Эту задачу тестами не решить, она предполагает изучение всего жизненного пути: насколько человек был самостоятелен в выборе профессии, как строит свои отношения с окружающими, степень открытости, готов ли отстаивать свою точку зрения ради дела, склонен ли признавать свои ошибки и недостатки, насколько податлив к воздействию общепринятого мнения. Иначе результат даже столь масштабных экспериментов в реальном полете может обернуться отрицательным опытом и наоборот.


Инерция сложившейся системы подготовки препятствует пересмотру ее содержания в свете новых задач, которые придется решать космонавтам в дальнем полете, чтобы он обрел смысл и общечеловеческое значение. К тому же отбирать кандидатов придется из тех, кто приобрел опыт околоземных полетов в разных экипажах, включая соотечественников и зарубежных партнеров, исходя из того, насколько они были инициативны, как реагировали на нештатные ситуации и выходили из них, насколько были последовательны, гибки и способны на компромисс ради общего успеха. Сегодня уже есть возможность сформировать набор критериев, позволяющих спрогнозировать поведенческие моменты в дальнем полете, отталкиваясь от того материала, которым мы располагаем, посмотреть, как люди взаимодействуют в разных обстоятельствах на Земле при выработке технических решений, подготовке экспериментов, выявить наклонности каждого — организационные, интеллектуальные, склонность к анализу, проявлению смекалки, умение работать руками и т.д. В разных сочетаниях состава экипажа, меняя роли, в одном человек — лидер, в другом — ведомый, можно понять, в каком качестве их лучше использовать. А затем в ближних полетах уточнить, насколько достоверны эти оценки.


При этом человек должен быть притягателен отражением общечеловеческих симпатий. Располагая такой группой, можно подобрать тех, кто наиболее подходит для межпланетных полетов.


Но отвечать всем необходимым профессиональным и человеческим требованиям — еще
не значит быть личностью, так как она раскрывается только во взаимоотношениях
с обществом. Чтобы отстаивать убеждения, человек должен находиться в согласии
со своим внутренним «я». Это качество глубинно, и его не всегда легко разглядеть.
Если профессиональный уровень и состояние здоровья доступны объективной оценке,
то внутреннее согласие, когда поступки соответствуют убеждениям, оценкам не поддается,
что нередко формирует ложный образ. Способность человека к сохранению внутреннего
согласия позволяет, преодолевая препятствия, не изменять себе. Это опора психической
и нравственной устойчивости, балансир, удерживающий равновесие. Человек, находящийся
в гармонии внутреннего согласия, меньше подвержен негативным воздействиям; проходя
через них, он как бы со стороны оценивает и корректирует свое поведение. Тогда
на него начинают полагаться в коллективе, где каждый зависит от другого.


хику, а чисто исполнительская напрягает. Дальний полет — это творческая задача, и здесь необходима постоянная подпитка энергией достижения результатов, приносящих удовлетворение. Те, кто знает больше в силу своего образования или увлеченности, будут заполнять пробелы других. Кто слабее, будет испытывать благодарность за узнавание нового в среде доброжелательности при отсутствии претензий на исключительность. Главное — разнообразие объединяющих связей.


В такой обстановке легко для жизни и для мысли. Когда каждый ближе и теплее, уходит враг — тревога, что ты наедине со своим «я», и не мучает ощущение одиночества.


Однако есть люди, которые прячут свое незнание, маскируют недостатки. С ними трудно,
и если попытки идти им навстречу не находят ответа, то пропадает желание общаться.
Отгораживаясь барьером замкнутости, такие люди концентрируют на себе негативное.
Когда человеком начинают управлять недостатки, слабости, у него нарастает агрессия
с оправдани ем себя в неприятии других, и он выпадает из круга. Теперь уже не
желая того, те, кто рядом, будут от него изолироваться, если он не найдет в себе
силы преодолеть свое отчуждение. В таком случае начнет разрушаться климат доверия
и легкости общения. В этой обстановке, тем более под воздействием длительного
полета, усталости друг от друга, в замкнутом пространстве, жизнь в экипаже начнет
деформироваться, появятся взаимные претензии. Тогда по ядру пойдут трещины. На
расстоянии, с Земли, отрегулировать отношения, когда потерян защитный иммунитет
ответственности за общее дело, может оказаться невозможным. Здесь многое будет
зависеть от того, как организована поддержка экипажа на Земле. Ведь ощущение опасности
вблизи берега и на удалении от него разное. При этом многое будет за Создать прочную
оболочку, связав команду воедино, может только общее пространство интересов и
поиска решений. Для этого требуется интеллектуальная свобода, не зажатая множеством
ограничений, и устойчивая психика. Людей с непробиваемой логикой и психикой любая
серьезная ситуация может загнать в ступор из-за ограниченности располагаемо го
поля поиска решений! Чем больше человек загружен готовыми рецептами, тем yже простор
для собственных идей, мыслей, так как будет преобладать поиск путем перебора.
В то же время в особо опасных ситуациях люди, несомненно, должны быть вооружены
вариантами решений. Сформировать экипаж так, что каждый в отдельности будет почти
безупречен, еще не значит, что члены экипажа смогут найти друг в друге то, что
их сближает. Важно, чтобы мир каждого был привлекателен для других, чтобы «выходные
линии связи» каждого дополняли друг друга, способствуя успеху. Тогда при длительном
взаимодействии они обеспечат комфорт в общении, разгружая накапливающуюся усталость,
снимая претензии и раздражение как при спокойном течении событий, так и в аварийных
ситуациях. Здесь многое зависит от того, насколько каждый свободен в поиске и
отстаивании своего варианта, подобно знатокам в телепередаче «Что? Где? Когда?»,
умея слушать, думать, говорить, высказывая свое мнение, признавать выбор старшего.
Это доступно только единомышленникам. В такой среде всегда есть повод для общения,
каждый несет свое, индивидуальное, и тем он привлекателен. Интересная творческая
работа, хоть и с большим напряжением, компенсирует слабости и недостатки, разгружает
псивисеть от тех, кто поддерживает связь с экипажем.


В длительных полетах конфликтные ситуации неизбежны. Весь вопрос в том, как они будут пробиваться наружу при расходовании жизненных сил, когда по мере удаления будет уменьшаться влияние Земли. Это как капля, растекающаяся по поверхности, неровности которой при утончении слоя будут пробивать его целостность. Напряжение, недостаток выдержки, усталость, нездоровье могут вызвать «замыкание», но оно не будет разрушительным в среде единомышленников, доверяющих и поддерживающих друг друга, способных подняться над ситуацией. У каждого должен быть свой запас прочности. Представить это можно как кольцо держащихся за руки. Если кто-то разомкнет его в силу каких-то мотивов, все будет зависеть от того, как сработает реакция связки. Экипаж, способный сохранять целостность кольца, воздействуя на того, кто его разрушает, устойчив. Но может оказаться, что возобладают противоречия, взаимные претензии, которые приведут к разделению. И тут неизвестно, что возьмет верх — силы связки или стихия выяснения отношений, когда могут сплотиться даже против авторитета командира, если он окажется неспособен восстановить устойчивость экипажа, не располагая достаточной поддержкой и силой воли.


Возможны два варианта устойчивого экипажа. Один — где деятельность ограничена функциями обеспечения полета и поддержания жизнедеятельности, когда обязанности каждого строго формализованы рамками полетной документации. Другой — когда востребована творческая сторона человека. В первом варианте деятельность каждого ограничена кругом функциональных задач, и в этом отношении все равны. Этот вариант хорошо изучен, но его можно роботизировать. Во втором варианте при тех же обязанностях каждый несет нагрузку своей творческой индивидуальностью, поэтому все разные. Этот вариант — нераспаханное поле.


Чем разностороннее люди, тем легче они адаптируются к изменчивым условиям и тем
легче им оценить складывающуюся ситуацию. Увлечения скрашивают жизнь, они своего
рода вклад каждого в общую копилку общения. При этом очень важно наличие в команде
тех, кто способен снимать напряжение легкостью характера или удерживать от разногласий
своей нейтральной позицией и приверженностью порядку, утвержденному на Земле.
В полете, несмотря на то что людям свойственно подвергать сомнению действия лидера
и его решения, уставные отношения, авторитет командира должны быть незыблемы,
как каркас устойчивой системы. Когда такие отношения выстроены, можно идти в дальний
полет, цель которого не только в том, чтобы долететь и вернуться, а, ежедневно
сохраняя среду творческого настроя на работу, поддерживать интерес каждого к познанию
происходящего ради общих всходов. Это тот капитал, которым придется отчитываться
перед обществом, а не только техническими достижениями, так как потребуется ответ,
зачем все это надо было. Кто согласится оплачивать впечатления даже мужественных
созерцателей полета на Марс протяженностью в полтора года?


Обсуждая необходимость межпланетных пилотируемых полетов и их сложность, мы должны понять, что какой бы объем информации ни собрали даже с помощью искусственного интеллекта, раскрыть и понять смысл ее доступно только разуму, освещенному душой. Любой набор параметров, которые зарегистрируют автоматы, все равно ограничен, к тому же не известно, при каких условиях они получены. Только человеку под силу подводить итог, оценив достигнутое, — увидеть перспективу. Приборы, фиксируя ход какого-то процесса, явления, не могут передать всю картину происходящего в богатстве красок, впечатлений и ощущений. Это доступно только человеку, погруженному в природную среду ежедневно, ежечасно, чувствующему ее изменения, когда мозг, наполненный знаниями, подкрепленными опытом, реагирует на ситуацию через осмысление, избирательно, обобщая.


Межпланетный полет — это готовность людей к встречам с неожиданным, несущим новые знания, способность их увидеть и принять, тогда ожидания человечества будут не напрасны. История всех экспедиций на Земле свидетельствует, что у первопроходцев всегда была надежда на открытия, которые впоследствии либо подтверждались, либо опровергались, но всегда приоткрывали окно в мир нового, давая толчок движению мысли. Так, открытие противотечения Гольфстриму в корне сломало выстроенные модели, устоявшиеся взгляды на формирование климата. Поэтому те, кому будет доверено выполнять межпланетные полеты, должны брать на себя обязательства перед народами Земли принести свой взгляд, впечатления о внешней и внутренней стороне полета. Тогда люди будут завороженно следить за ходом полета в диалоге с теми, кого они делегировали, и узнают, есть ли смысл туда стремиться или же лучше, оставаясь на Земле, признать ее как единственное место обитания, сосредоточив усилия в исследовании вселенского пространства с помощью технических средств, наделенных искусственным интеллектом, защитив космос и Землю от наших противоречий на грани противостояния, последствия которых могут быть катастрофичными.


Есть и другая опасность: со временем посланцев Земли, руководствующихся интересами планеты, могут подменить те, кто располагает огромными средствами, подобно тому, как попали туристы на научную космическую станцию, нарушив ее международный статус исследовательской лаборатории. Не выработав канонов дальних полетов, можно породить элиту, чьи интересы сведутся к созданию собственного мира.


За проникновение в дали космоса мы все в ответе. Нельзя допустить, чтобы с высоты технологических возможностей у одних стран могло возникнуть искушение «диктовать» и управлять другими. Чтобы этого не произошло, национальные космические программы необходимо обсуждать с мировым сообществом, и затем, пользуясь их плодами, ограничить создаваемые угрозы.


В космос надо идти вместе, осознав себя людьми планеты, тогда все познают состояние сопричастности и поверят, что это принесет народам Земли благополучие и спокойствие. Для этого необходим Международный центр пилотируемых полетов под флагом ООН, куда страны могли бы посылать на подготовку своих представителей. Его задача — интеграция мировых научно-технических достижений и познание целей земной цивилизации в космосе. Слушатели из разных стран мира, имея возможность погрузиться в среду, насыщенную передовыми идеями в области науки, технологий, космической политики и права, изучая историю космонавтики, развития техники, историю Земли как планеты и цивилизации, могли бы формировать свое мировоззрение, опираясь на общечеловеческие ценности. Тогда философия проникновения в космос, его заселения, обживания будет вырабатываться консолидированными усилиями всех стран, с теми, кому предстоит стать непосредственными участника ми этих проектов. Международный центр пилотируемых полетов, связанный соглашениями со всеми национальными центрами исследования космоса, координируя их программы, располагая квотой как в людях, так и в размещении приборов, сможет формировать собственные программы, обеспечивая заказ техники, средств выведения, исследовательской аппаратуры и подготовку космонавтов, объединив страны кодексом духовной ответственности перед планетой.


Тогда космонавты смогут стать центрами кристаллизации формирования планетарного общества. В них человечество увидит эталон посланцев в будущее, которые помогут узреть новые рубежи, сколь фантастическими бы они ни казались, понять, как, проникая в просторы космоса, мы будем его обживать, подобно переходу жизни из воды на сушу. Но вначале мы должны ответить, готовы ли выйти за околицу нашей планеты, не навредив, а гармонизируя взаимодействие с незнакомой средой, чтобы ход событий развивался в прогнозируемом русле цивилизации новых возможностей.

Ученые установили космическое происхождение большинства атомов человека

Наука

close

100%

Астрономы экспериментально показали, что человек на 97% состоит из вещества звезд. Новые наблюдения за 150 тыс. звезд помогли понять, где и почему в галактике стало возможным зарождение жизни.

«Азот наших ДНК, кальций наших зубов, железо нашей крови, углерод наших яблочных пирогов созданы в недрах сжимающихся звезд. Мы сотворены из звездного вещества» — эти слова принадлежат известнейшему американскому астрофизику, популяризатору науки Карлу Сагану.

Камни состарили Луну

Ученые уточнили возраст Луны, изучив редкие минералы, доставленные астронавтами экспедиции…

12 января 15:38

Утверждение, что человек и все объекты на Земле состоят из космической пыли, избитое, однако недавно ученые смогли количественно доказать его на основе длительных наблюдений за Вселенной.

На прошедшей на днях ежегодной встрече Американского астрономического общества ученые представили новые результаты Слоановского цифрового обзора неба (Sloan Digital Sky Survey, SDSS) — масштабного исследования звезд и галактик. Первая фаза этого обзора началась в 2000 году, каждые новые фазы увеличивают число наблюдений на сотни тысяч. Обзор ведется на специально построенном 2,5-метровом телескопе Apache Point в США.

Известно, что большинство наиболее важных химических элементов, из которых строится жизнь на Земле, рождены в недрах звезд. Учеными был придуман специальный акроним CHNOPS для шести таких элементов — углерода (C), водорода (H), азота (N), кислорода (O), фосфора (P) и серы (S).

Их различные ковалентные комбинации составляют большую часть всех биологических молекул на Земле.

На основе данных, полученных в результате обзора SDSS, астрономам впервые удалось измерить концентрацию этих элементов в 150 тыс. звезд нашей галактики Млечный Путь.

Как это стало возможным? Конечно, ученые не могут отправиться к звездам, чтобы взять образцы их вещества для исследования. Вместо этого на помощь приходит анализ спектров звезд. Расщепляя свет звезд в спектрографе и анализируя линии отдельных элементов в полученном спектре, ученые могут судить о содержании тех или иных атомов в звездах.

Рябь Вселенной — прорыв года

Открытие гравитационных волн названо научным прорывом года редакцией журнала Science. Какие еще открытия вошли…

23 декабря 14:09

Для столь массового спектрального обзора был использован спектрограф APOGEE (Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment), установленный на телескопе Apache Point.

«Впервые мы смогли изучить распределение элементов в нашей галактике, — пояснил Стен Хассельквист, соавтор работы из Университета Нью-Мексико, — эти элементы содержат атомы, которые составляют 97% массы тела человека».

Несмотря на то что 65% массы тела человека приходится на атомы кислорода, во Вселенной на этот элемент приходится лишь 1% массы. Звезды в основном состоят из водорода и намного меньшего количества более тяжелых элементов, которые, однако, прекрасно видны на спектрах звезд. Новый каталог включает данные о содержании двух десятков химических элементов для каждой изученной звезды, в том числе — концентрацию атомов CHNOPS.

Кстати, часть исследованных звезд пересекается со звездами, которые стали целью миссии Kepler, занимающейся поисками экзопланет, в том числе землеподобных, у других звезд.

Новые результаты показали, что во внутренних областях нашей галактики содержится больше тяжелых элементов.

Это связано с тем, что там сосредоточены более старые звезды, успевшие наработать в ходе термоядерных реакций больше тяжелых элементов, чем во внешних частях галактики.

На основе новых данных ученые смогли более точно рассказать, откуда, по современным представлениям, на Земле взялся тот или иной химический элемент:

close

100%

Основных процессов — шесть:
— нуклеосинтез при Большом взрыве;
— взрывы массивных звезд;
— слияние нейтронных звезд;
— смерть маломассивных звезд;
— ядерные реакции под действием космических лучей;
— взрывы белых карликов.

«Это прекрасная история человеческого любопытства — теперь нам удалось указать на избыток всех важных элементов человеческого тела среди сотен тысяч звезд Млечного Пути, — считает Дженнифер Джонсон из Университета Огайо. — Это позволит наложить ограничения на то, где и когда в нашей галактике появились нужные для возникновения жизни элементы — что-то типа галактической зоны обитаемости».

По словам Джона Берда из Университета Вандербильта, который занимается моделированием Млечного Пути, полученные данные будут полезны для понимания эволюции нашей галактики по мере поступления новых данных и проведения все более точных симуляций.

Подписывайтесь на «Газету.Ru» в Новостях, Дзен и Telegram.
Чтобы сообщить об ошибке, выделите текст и нажмите Ctrl+Enter

Новости

Дзен

Telegram

Картина дня

Военная операция ВС России на Украине. День 215-й

Онлайн-трансляция военной спецоперации РФ на Украине — 215-й день

Сноуден стал россиянином. Но служить он не пойдет

Путин подписал указ о предоставлении Сноудену гражданства России

Патроны, свастика и два пистолета: на школу в Ижевске напал бывший ученик

Число жертв стрельбы в школе №88 Ижевска увеличилось до 13 человек

Количество погибших в результате стрельбы в ижевской школе выросло до 17

В Госдуме допустили введение режима КТО на новых территориях РФ после референдума

На финской и норвежской границах зафиксировали рекордное число выезжающих из РФ машин

Советник Зеленского Подоляк: ВСУ не будут призывать больше людей из-за мобилизации в РФ

Новости и материалы

WSJ: финансирование проекта «Один пояс и один путь» застопорилось из-за кредитных задолженностей

Описаны роскошные бункеры IT-миллиардеров

Белоруса осудили в Приморье за убийство пенсионерки 28 лет назад

Turkish Airlines не будут летать в города России и Белоруссии до 31 декабря

Полицейский из Великобритании завел в участке огромную улитку, чтобы снимать стресс

Зафиксировано падение давления на обеих нитках «Северного потока-1», причины выясняются

Тренер Гаджиев высказался о возможной приостановке РПЛ из-за частичной мобилизации

Приложение «ВКонтакте» исчезло из App Store

Губернатор Бурков: в Омской области действуют ограничения на выезд для мужчин-призывников

Глава Национального банка Хорватии предупредил о риске инфляционной болезни в Европе

Под Нижним Новгородом пенсионер пытался сжечь заживо свою жену

Генсек НАТО Столтенберг: настало время для подписания декларации между альянсом и ЕС

Шведский лыжник заявил, что может бойкотировать Кубок мира в случае допуска россиян

ФАС: снижение цены ввезенных по параллельному импорту товаров достигает 50%

В Екатеринбурге женщина положила щенков в пакете в мусорный бак и избила палкой

Утечка газа произошла на одном из трубопроводов «Северного потока — 2» в Дании

Гендиректор «Севастополя»: клубы какой-то Медиалиги играют в Кубке России, а мы нет

В Госдепе оценили получение Сноуденом российского гражданства

Все новости

Стрельба в клубе «16 тонн» в Москве. Подозреваемый задержан, на месте найден карабин

ТАСС: полиция задержала вооруженного мужчину, напавшего на охрану клуба «16 тонн» в Москве

Что происходит на границе России с Грузией

Baza: россиянам разрешили переходить границу с Грузией пешком

«Вероятно, появилась дыра». ЧП на «Северном потоке — 2»

В одной из ниток «Северного потока — 2» резко упало давление

Во Владивостоке задержали консула Японии. В чем его обвиняет ФСБ

ЦОС ФСБ: в Приморье пресекли «шпионскую акцию» японского консула

Откуда легионеры едут воевать за Украину

Минобороны отчиталось об уничтожении иностранных наемников на Украине

«Противники наши делают вбросы»: Кремль ответил на вопрос, будут ли закрываться границы

Песков: решений о введении военного положения в регионах пока не принималось

Мужчины прощаются с семьями. Как проходит мобилизация в России

«Мы всегда поддерживали дело Украины». Правые пришли к власти в Италии

Правоцентристская коалиция победила на выборах в Италии

«Мы полны решимости». Блинкен предупредил Россию о последствиях ядерного удара

Госсекретарь Блинкен: у США есть план, если Россия применит ядерное оружие

Референдумы в ДНР, ЛНР, Херсонской и Запорожской областях. День четвертый

В Донбассе, Запорожье и Херсонщине четвертый день идут референдумы о вхождении в Россию

«Я встречалась с лучшим другом своего мужа»: 6 историй о женских изменах

Россиянки рассказали об изменах своим мужьям и объяснили, почему пошли на такой шаг

Референдумы объявили состоявшимися. Зеленский исключил переговоры с Москвой после их завершения

Референдумы по вхождению ЛНР и ДНР в состав России признали состоявшимся

Квартира в амбаре и вилла у океана: где живут мировые звезды

Кто помогает знаменитостям обустроить жилище

«Наука» в космосе: на что способен новый российский модуль МКС

Запуска модуля «Наука» пришлось ждать 14 лет, но установленное на его борту оборудование позволяет решать вполне актуальные задачи — от экспериментов по производству полупроводников в космосе до отработки технологий, важных для будущих пилотируемых полетов к дальним планетам Солнечной системы

Сегодня, 21 июля, в космос запущен многоцелевой лабораторный модуль (МЛМ) «Наука», который войдет в состав российского сегмента Международной космической станции. Запуск произведен с Байконура с помощью ракеты-носителя «Протон-М». Аппарат будет добираться к МКС на собственных двигателях и 29 июля пристыкуется к станции. У российских ученых обширные планы на эту орбитальную лабораторию.

Жилье с удобствами

Новый модуль имеет впечатляющие размеры: 13,12 м в длину и 4,25 м в максимальном диаметре. Его масса составляет более 20 т. Внутри предусмотрено 14 рабочих мест, то есть участков, специально оборудованных для работы космонавтов. Шесть кубических метров внутреннего пространства отдано под научное оборудование и почти пять — под хранение грузов.

На «Науке» размещена каюта для космонавта. Это позволит вновь увеличить экипаж российского сегмента МКС до трех человек (несколько лет назад он был сокращен до двух космонавтов). Также модуль оснащен солнечными батареями (сейчас МКС обеспечивают энергией только батареи американского сегмента). Кроме того, «Наука» имеет собственную систему производства кислорода, которая может обеспечить воздухом до шести человек (сегодня численность экипажа МКС — семь космонавтов и астронавтов). А еще на борту есть мастерская и туалет с системой восстановления воды из мочи космонавтов.

Робот «Федор» полетит на МКС в 2024 году как помощник пилота

Модуль имеет шлюзовую камеру для выхода в открытый космос и стыковочный узел, способный принимать пилотируемые корабли «Союз МС» и грузовики «Прогресс МС».

«Наука» будет пристыкована на место действующего стыковочного отсека-модуля «Пирс», который планируется свести с орбиты 23 июля. Таким образом, в составе российского сегмента МКС будет пять модулей: «Заря», «Звезда», «Поиск», «Рассвет» и «Наука». В дальнейшем к стыковочному узлу «Науки» планируется пристыковать новый (еще не запущенный) узловой модуль с говорящим названием «Причал». Он возьмет на себя прием космических кораблей.

МЛМ «Наука», пристыкованный к МКС (эскиз)

Рука Европы

Еще одна важная система на борту «Науки» — манипулятор «Европейская роботизированная рука» (European Robotic Arm, ERA). Он создан Европейским космическим агентством, но станет обслуживать российский сегмент МКС. Манипулятор поможет в установке научного и технического оборудования на внешней поверхности станции, перемещая в открытом космосе грузы и даже самих космонавтов. Его длина — более 11 м, грузоподъемность — 8 т, точность доставки груза к цели — 5 мм. Новый робот может работать по заранее загруженной программе, а также управляться в реальном времени космонавтами, находящимися внутри или вне станции. В некоторых случаях он позволит вообще обойтись без выхода человека в открытый космос, а в других — сильно облегчит работу космонавтов. Кроме того, «рука» оснащена четырьмя инфракрасными камерами, то есть система может использоваться и для осмотра МКС снаружи.

Отметим, что сегодня на борту станции уже есть два робота-манипулятора, но ни один из них попросту не достает до российского сегмента. Тем временем инженеры ЦНИИ робототехники и технической кибернетики работают над созданием собственной космической «руки». Прототип системы будет испытан в рамках эксперимента «Захват-Э», который проведут на борту «Науки».

Еще одна важная система на борту «Науки» – манипулятор «Европейская роботизированная рука»

Миражи и вампиры

Модуль «Наука» недаром получил свое имя. Перечень планируемых на нем исследований отнюдь не ограничивается «Захватом-Э». Он включает еще 12 экспериментов по изучению Земли, космоса, живых организмов, получению новых материалов и отработке перспективных технологий.

Не секрет, что невесомость можно использовать для получения материалов с уникальными свойствами. Космическому материаловедению посвящены эксперименты «Мираж», «Вампир» и «Фуллерен». Первые два проекта посвящены орбитальному производству полупроводников (а это основа современной электроники), третий — фуллерена (особой и весьма технически перспективной модификации углерода). Эти исследования могут приблизить эру автоматических орбитальных заводов, проекты которых уже анонсируются некоторыми компаниями.

Великий SKAO: зачем строится самый большой в мире телескоп

Еще одно традиционное направление исследований — изучение живых организмов в условиях космического полета (невесомость, повышенная радиация и т. д.). В эксперименте «Мутация» будет изучаться эволюция микробов в этих условиях. Проект «Витацикл-Т» посвящен выращиванию салата в так называемой конвейерной оранжерее (возможно, когда-нибудь такие системы смогут накормить экипажи кораблей в межпланетных перелетах). В эксперименте «Асептик» будут испытываться специальные укладки, обеспечивающие стерильность при проведении биотехнологических экспериментов в космосе. Ну а самый амбициозный проект носит название «Перепел». Ученые планируют инкубировать на борту МКС яйца японского перепела, а в идеале создать целую популяцию птиц, с рождения находящихся в космосе. Смогут ли птенцы приспособиться к невесомости? Достигнут ли особи половой зрелости и смогут ли размножаться в столь необычных условиях? Это и планируют выяснить биологи. Ранее птенцы японского перепела «высиживались» на станции «Мир». Они имели врожденные пороки, но что именно пошло не так в развитии эмбрионов, так и осталось невыясненным.

Конечно, не обойдется без исследований космоса. Прибор «БТН-Нейтрон-2» будет анализировать нейтроны в пространстве, окружающем МКС. Ученые хотят знать, сколько их и каково их происхождение. А еще в рамках этого эксперимента различные материалы будут испытываться на предмет защиты от космической радиации. Облучение — главная опасность, подстерегающая человека в космическом полете, особенно при путешествии за пределы магнитного поля Земли (например, к Луне или Марсу). Пока не будет создано эффективных и при этом достаточно легких противорадиационных щитов, экспедиции к другим планетам, скорее всего, останутся научной фантастикой.

Большое видится на расстоянии, и именно с орбиты порой удобнее всего изучать матушку-Землю. Эксперимент «Ракурс» посвящен наблюдению волн воздуха в атмосфере нашей планеты. А еще на модуле «Наука» разместится оборудование для второго этапа эксперимента «Импульс». В этом исследовании ученые будут «тыкать палкой» в ионосферу — внешнюю и самую разреженную часть атмосферы Земли, состоящую из ионов. Роль палки выполнят опять же пучки ионов, только достаточно плотные и энергичные. Напомним, что ионы — это атомы, у которых не хватает электронов или, наоборот, есть лишние электроны. За счет этого ионы имеют электрический заряд, а потому в ионосфере возникают токи, электромагнитные поля и прочие необычные геофизические явления. Их изучение интересно с точки зрения как фундаментальной науки, так и практики (например, радиосвязи и создания новых космических двигателей).

Клим Шипенко и Юлия Пересильд полетят в космос для съемок фильма

Кстати, о двигателях. На борту «Науки» будет проведен эксперимент «Капля-2», цель которого — разработка охлаждающего устройства для ядерного двигателя. Современные электрические (плазменные) реактивные двигатели недостаточно мощны, а химические — чрезвычайно прожорливы. То и другое мешает запускать тяжелые космические аппараты на большие расстояния. Именно ядерные двигатели, развивающие большую тягу при небольшой массе топлива, позволят человечеству по-настоящему освоить Солнечную систему. Их разработка ведется и в России, и в США. Но на этом пути придется решить множество технических проблем, и одна из них — отвод от энергетической установки лишнего тепла. Этой задаче и посвящен проект «Капля-2».

Впрочем, на борту нового модуля будут решаться технологические задачи не только послезавтрашнего, но и вполне сегодняшнего дня. Так, в эксперименте «Напор-миниРСА» будет испытываться миниатюрный радиолокатор, зондирующий Землю. Он пригодится во множестве областей, от экологического контроля до мониторинга чрезвычайных ситуаций.

Российский модуль МЛМ «Наука»

Новая «Заря»

У модуля «Наука» непростая история. Его строительство началось еще в 1995 году. Изначально он создавался как дублер первого модуля МКС — функционально-грузового блока «Заря», запущенного в 1998 году. «Заря» успешно вышла на орбиту, и достраивать запасной модуль не пришлось.

В 2004-м было принято решение превратить недостроенный блок в новый модуль МКС. Тогда запуск планировался на 2007 год. Оптимизм не оправдался: старт «Науки» переносили снова и снова. В 2013-м обнаружилось засорение топливной системы. Затем вскрылись новые проблемы с баками: на них была утеряна документация, да и сам металл за прошедшие годы успел прийти в негодность. В конце концов на модуль поставили почти идентичные баки разгонного блока «Фрегат», производящиеся серийно. За 14 лет, прошедшие с первой объявленной даты запуска, первую букву «М» в названии «МЛМ Наука» кое-кто стал расшифровывать не как «многоцелевой», а как «многострадальный».

В итоге сложилась парадоксальная ситуация: Россия запускает большой научный модуль за четыре года до анонсированного выхода из программы МКС. Сегодня в составе станции 16 модулей, шесть из которых были запущены в 1998–2001 годах, девять — с 2008 по 2010 год и один — в 2016 году. Орбитальный форпост человечества не в лучшей форме уже сейчас, а к 2025 году он, вероятно, окончательно выработает ресурс. Впрочем, и «Науку» трудно назвать свеженькой: напомним, что она — ровесница базового блока МКС, разве что провела эти годы на Земле, а не в космосе. Поэтому отстыковывать ее от МКС и вводить в состав новой российской орбитальной служебной станции (РОСС) не планируется.

Ранее информационные агентства сообщали, что эскизное проектирование РОСС стартует до конца лета текущего года. В ее состав войдет строящийся сейчас научно-энергетический модуль, который ранее планировалось запустить к МКС в 2024 году. Будем надеяться, что на сей раз запуска не придется ждать 14 лет.

Мнение редакции может не совпадать с точкой зрения автора

Как SpaceX впервые отправила астронавтов на МКС: фоторепортаж

9 фото

«Человек может и должен летать!»

В честь 60-летия первого полета человека в космос читайте интервью с ученым-космонавтом.

Спустя 60 лет после полета Юрия Гагарина все чаще можно услышать мнение о том, что человеку в космосе делать нечего — роботы, мол, справятся лучше с любой задачей, а люди не будут подвергаться неоправданному риску. Одним из сторонников пилотируемых полетов в космос является летчик-космонавт, ученый Сергей Рязанский. В интервью каналу «Наука» он, как нам кажется, убедительно доказывает, что история, начатая Юрием Алексеевичем 12 апреля 1961 года, должна продолжаться — человеку нужно физически присутствовать в космосе.

Сергей Рязанский

летчик-космонавт, Герой РФ и первый в мире ученый, который стал командиром космического корабля. Кандидат биологических наук, защитивший диссертацию по космической медицине. Дважды летал на МКС и провел в космосе 305 суток, из них более суток находился в открытом космосе

— 60 лет исполнилось первому полету человека в космос. Какие итоги можно подвести по этому поводу?

— За 60 лет мы достаточно здорово продвинулись в плане космонавтики. Более 500 человек слетали в космос, и, действительно, подвиг Юрия Алексеевича Гагарина стал примером для всех и открыл человечеству дорогу к новым технологиям и новым просторам.

Сегодня мы понимаем, что хорошо развитая космическая отрасль — это показатель силы и продвинутости государства. Не зря многие передовые развивающиеся страны, такие как Китай, Турция, Бразилия, Индия, активно работают над своими космическими программами. Китай уже достаточно далеко продвинулся. Турция недавно объявила о том, что у них появился ракетоноситель и они начали подготовку к пилотируемому полету. Индия активно развивает пилотируемое направление. Понятно, что это технологии двойного назначения: они важны для оборонных целей и для развития космической индустрии.

— Сейчас популярна тема освоения Марса: недавно американцы успешно посадили новый марсоход, за трансляцией следили миллионы людей из разных стран. Верите ли вы, что колонизация Марса возможна в принципе? И нужна ли нам вообще запасная планета?

— Я сторонник полетов на Марс. Я считаю, что технологически мы абсолютно готовы к таким полетам. Понятно, что этот проект достаточно дорогостоящий, поэтому, наверное, он возможен только в международном сотрудничестве, чтобы распределить материальное время на несколько стран. Но однозначно это будет следующий шаг человечества в космосе, и он даст большую техническую и технологическую отдачу. Марсианская программа — это некий флагманский проект, у которого могут быть промежуточные этапы, например временные базы на Луне или орбитальные станции, стратегии надо сейчас выстраивать. Марсианское направление нужно развивать не только автоматическими станциями, что прекрасно делают наши коллеги американские (а мы, к сожалению, в этом отстаем), но и пилотируемыми полетами.

Фото: NASA/Associated Press/East News

— Какие новые цели, помимо покорения Марса, ставит себе человечество в плане освоения космоса?

— Во-первых, возвращение на Луну. Во-вторых, должно появиться разнообразие средств для доставки человека и возвращения его обратно безопасным способом на Землю. Здорово, что на этот рынок приходят частные компании — их достаточно много, и это не только Илон Маск. Частные компании, несомненно, придадут космонавтике второе дыхание и новый импульс.

— Вы пришли в космонавтику из науки. Какие открытия вам лично удалось сделать в космосе как ученому, какие интересные эксперименты провести?

— Я летал в космос первый полет в качестве бортинженера, а второй полет — в качестве командира, так что своей научной программы у меня не было. Конечно, мы проводили эксперименты и по биологии, и по медицине, и по физике, и по химии, и по социологии, но я не был в узком понимании только ученым. Если ты не находишься в научной группе, то ты не получаешь всей картины и всех результатов, но эксперименты у нас были интересными, в том числе с живыми существами — муравьями, рыбками, мышками. Лучший эксперимент был «Биориск» — это когда снаружи станции помещают микроорганизмы и смотрят, как долго они остаются живыми в экстремальных условиях. Результаты этого эксперимента подтверждают возможность занесения жизни с одной планеты на другую.

За мою вторую экспедицию, за 138 суток полета, мы провели 438 экспериментов. Это не значит, что каждый эксперимент выстрелит новыми технологиями и каким-то открытием. Нет, надо собрать статистику, набрать данные, но без этих исследований никаких новых технологий мы никогда не получим.

— Зачем человек все-таки должен летать в космос, какой в этом глобальный смысл?

— Человек может и должен летать! Мы достаточно успешно переносим условия невесомости и можем затем реабилитироваться в условиях гравитации. Космонавтика — это флагманский технологический проект. Если брать Международную космическую станцию, она совершенно уникальна для науки. Там делаются уникальные вещества, проводятся уникальные эксперименты, которые невозможно сделать на Земле. И, соответственно, главная отдача человечеству, обывателю — это технологии, которые космонавтика, решая свои проблемы, открывает, развивает, получает. Американцы, посчитав статистику, привели такой аргумент: $1, вложенный в программу «Аполлон», принес американской экономике $6. То есть космонавтика выгодна на долгую перспективу.

— Какие самые важные научные опыты и эксперименты проводятся в космосе? Как развивается космическая наука и каковы ее главные достижения?

— Есть очень много технологий, которые были разработаны для космоса, вошли в жизнь и мы их не замечаем: МРТ, тефлоновые сковородки, липучки, блистерная упаковка для таблеток и многое другое, включая новые материалы и системы связи. Аппарат для лечения детишек с ДЦП тоже был придуман изначально для нужд космической медицины.

Сейчас проводятся достаточно интересные и перспективные исследования в различных направлениях. Например, российская частная компания впервые в мире отправила в космос 3D-биопринтер, и он сумел там напечатать щитовидную железу и хрящ. Так что это реальные технологии, которые в будущем могут действительно перевернуть здравоохранение.

На Земле могли делать только заплатки на человеческий орган, а в космосе на своем 3D-принтере они делают трехмерный орган. Гравитация не давала им формировать трехмерную структуру: культура клеток расползается по субстрату в условиях земной лаборатории. А там, в невесомости, этот субстрат можно расположить в виде 3D-объекта, и, соответственно, клетки будут расти и делиться, формируя этот 3D-объект. И это очень круто! Кстати, образец этого биопринтера сейчас выставлен в Музее космонавтики.

Это единственное в мире средство реабилитации детей с ДЦП — костюм «Пингвин», который был создан для космонавтов станции «Мир». Эта технология запатентована. У нас их покупает Германия, Израиль и все остальные государства. В дальнейшем из этой технологии вырос костюм «Регент» — для реабилитации больных после инсульта. Эта технология недавно начала применяться и сейчас очень активно распространяется и уже доказала свою эффективность.

Идеальные кристаллы для лазерной техники можно вырастить только в условиях невесомости. А чем идеальнее кристаллическая решетка, тем тоньше луч для лазера, что очень важно для глазного хирурга. И таких технологий на самом деле очень много.

Мы и сами выступаем как тест-объекты, и это дает нам фундаментальное понимание того, как меняются обменные процессы, как изменяется зрение, как повышается внутричерепное давление. И это связано с земными проблемами. Соответственно, поняв, каким образом мы можем купировать эти изменения в космосе, мы сможем научиться лечить такие вещи и на Земле.

— Что еще можно сделать в космосе, что невозможно на Земле?

— Например, на Земле невозможно сплавить тяжелый и легкий металлы — мы получим некий гибрид, но равномерную структуру мы можем получить только в невесомости. Поэтому плавильные печи — это перспективное направление. Я очень надеюсь, что сейчас полетит еще одна печь, такой научный эксперимент запланирован.

Примеров космических технологий на самом деле очень много. Когда Джордж Буш-младший выступал перед Конгрессом и просил деньги на возобновление лунной программы, он 40 минут перечислял те открытия, которые вошли в жизнь человека благодаря космосу. Эту речь можно найти и посмотреть.

— И тем не менее простой обыватель не в курсе, насколько полезны полеты в космос.

— Мы просто не умеем пиарить свои достижения. Вот у наших американских коллег есть специальный отдел, который занимается тем, что отслеживает, какие технологии были разработаны для космоса и как они воплотились здесь, на Земле. То, что об этом мало известно, не значит, что этого нет.

Один нобелевский лауреат как-то сказал на вручении премии: «Я сейчас обращаюсь не к почтенной публике и комиссии, которая присудила мне эту премию, а к бизнесменам. Друзья, вкладывайте деньги в фундаментальную науку! Необязательно какой-то фундаментальный эксперимент принесет вам новую технологию, но все, на чем вы зарабатываете свои деньги, когда-то родилось из фундаментальных исследований».

— Почему у американцев настолько все лучше с космическим пиаром, чем у нас?

— Секрет кроется в устройстве общества. В Америке любое государственное учреждение обязано раскрывать свои траты и объяснять налогоплательщикам, куда ушли их деньги. У нас такого правила нет. Когда мы росли, папа с мамой учили нас, что хвастать нехорошо, а когда мы выросли, выяснилось, что это не хвастовство, а пиар. Но мы так и не умеем пиариться.

Я вообще считаю, что самое лучшее шоу за всю историю человечества сделал Илон Маск, отправив на ракете электромобиль Tesla и манекен с музыкой. Это же потрясающе! Наши, между прочим, примерно в то же время испытали тяжелую ракету, но отправили на ней чугунную болванку — габаритный массовый макет. Ну не умеют наши делать из этого шоу! Надо учиться.

Фото: AFP/EAST NEWS

Когда я был в первом полете, космонавтам было запрещено иметь свои соцсети. Когда летал второй раз, космонавтов обязали иметь соцсети. То есть в общем ситуация меняется, и «Роскосмос» недавно объявил о создании своей медиакомпании. У них будет свой канал, и они сейчас стараются очень активно это развивать.

У НАСА очень давно уже есть огромный канал NASA TV, где они делают передачи и для детей, и для взрослых по космонавтике, устраивают научные диспуты, приглашают ученых, очень много астронавтов принимают участие в качестве ведущих. Еще когда шаттлы летали, американцы делали из каждого запуска шоу, на которое приезжали тысячи человек. И туристический бизнес у них был тоже очень развит. Причем, в отличие от наших ракет, шаттлы вылетали очень нерегулярно, были постоянные переносы: то дятел пробьет топливный бак, то ветер поднимется. Наши ракеты менее уязвимы ко всяким погодным вещам, они стартовали как часы. Но популярное шоу, на которое народ тратил деньги, из космических запусков создавали именно в США.

У нас же популяризация космоса держится в основном на энтузиастах. Если вы хотите посмотреть, что космонавтика дала человечеству, легче найти какого-нибудь космического блогера, который об этом пишет: это и «зеленый кот» Виталий Егоров — популяризатор космонавтики, издающий книги и прекрасно читающий лекции в Clubhouse, и Александр Хохлов, и Анастасия Сваровская. Но я надеюсь, что раз уж «Роскосмос» обратил на это внимание, то ситуация как-то изменится.

В науке ведь все то же самое, в принципе. У нас нет ученых-популяризаторов. Вернее, они есть, но в количестве двух-трех человек. Один палеонтолог, один астрофизик и еще кого-то я встречал. Это беда! На Западе очень много людей из науки, которые прекрасно, простым языком для полных идиотов рассказывают интереснейшие вещи, и это очень здорово. Я очень надеюсь, что мы хоть с опозданием, но это наверстаем. Потому что у нас есть потрясающие ученые и люди, хорошо говорящие, просто нужна практика, нужен навык, soft skills.

— Одним из первых популяризаторов космического быта стал канадский астронавт Крис Остин. В своих роликах из космоса в 2013 году он показал, как живут космонавты на станции: как они чистят зубы, стригут ногти, каково плакать в невесомости. У него выходило много любопытных роликов на YouTube-канале Канадского космического агентства. А российским космонавтам в тот год было еще запрещено вести соцсети…

— Да, так и есть. Но он не в одиночку это делал. Каждый аккаунт астронавта ведет до пяти специалистов на Земле. Они пишут ему контент-план, что он должен отснять, в каком ракурсе, они обрабатывают фотографии, пишут за него тексты. И там реально работает целая команда, которая понимает, что надо пиариться. И это пиар не персональный определенного астронавта, а это пиар всей программы НАСА. Там совершенно другой подход.

У нас тоже «Роскосмос» помогает с ведением аккаунта летающему космонавту. Но после полета все прекращается, а там это реально целая профессиональная команда, которая придумывает кейсы, отслеживает даты, делает какие-то космические флешмобы и т. д. Таким образом они привлекают частный капитал и дают объяснение налогоплательщикам — почему космос стоит тех безумных денег, которые выделяются. Бюджет НАСА во много раз больше российского бюджета по космосу. И одна из целевых аудиторий пиара — конгрессмены, которые выделяют деньги.

— Давайте поговорим про отбор космонавтов. Сейчас все уже не так строго, как 60 лет назад, когда выбирали Гагарина?

— Требования к кандидатам в космонавты очень жесткие до сих пор. Причем, если по здоровью требования с гагаринских времен все-таки снизились, потому что медицина не стоит на месте (появились линзы, импланты и общее понимание, что критично, а что нет), то требования по интеллекту стали гораздо выше, потому что, как я уже сказал, современный космонавт должен быть универсальным специалистом. Нам нужно знать много дисциплин для того, чтобы выполнять все работы на станции.

— То есть проводятся какие-то тесты на интеллект при наборе в космонавты?

— На самом деле проводятся. Но больше это даже собеседование на широту кругозора, понимание физики, понимания химии, знание истории, напоминание каких-то технических процессов. Понятно, что дальше предстоит учеба, но изначально видно, кто потянет — у кого широкая база, а кто специалист в узкой области и не потянет.

— Получается, что современные космонавты более умные и образованные, чем первые?

— Нет, нельзя сказать, что наш первый отряд был глупее. Просто требования стали жестче именно по этому направлению: если раньше набирали суперздоровых и на этом был главный акцент, то теперь акцент ставится на знания. Как показывают последние наборы, не все даже отобранные люди выдерживают нагрузку. В каждом наборе обязательно кто-то не доходит до вручения диплома космонавтов, отчисляются не по состоянию здоровья, а из-за недостаточного уровня подготовки. Потому что это очень объемные знания.

— А как вы относитесь к тому, что стал проводиться открытый набор в космонавты и любой может претендовать на эту роль?

— Я только за. Если раньше это был междусобойчик, когда набирались летчики или инженеры корпорации «Энергия» или Институт медико-биологических проблем пытался своих кандидатов набрать, то теперь широкий набор дал возможность людям, которые помыслить об этом не могли, попробовать свои силы. Так же делается на Западе — там приветствуется не одно высшее образование, а несколько. Но, конечно, смотрят на возраст, здоровье, психологические качества.

Это очень хорошо. И последний российский открытый набор показывает, что эта система правильная, и у нас очень хорошие молодые ребята, очень сильные наборы.

— Можно ли привыкнуть к невесомости и когда наступает привыкание к ней, на какой день жизни на МКС?

— Привыкнуть можно, конечно. А с другой стороны, нельзя. Потому что ты продолжаешь получать удовольствие от того, что ты всегда паришь. Это чувство, которое ни с чем нельзя сравнить на Земле: ни с полетом в аэротрубе, ни с дайвингом, ни с прыжками с парашютом.

Это другое. Это очень круто, когда ты реально постоянно летаешь. Я помню, когда мы полгода отработали и собирали корабль, уже все паковали, я несу какой-то груз в корабль и все равно толкаюсь так, чтобы винтом лететь: залетаешь в люк, улетаешь перпендикулярно в сторону корабля — и получаешь удовольствие от этого процесса, это очень здорово!

Фото: ESA/Sipa USA/East News

Поначалу, правда, могут быть синяки от столкновений. Очень смешно смотреть на людей, которые первый раз в жизни попадают на станцию. Человек пытается плыть, дрыгать ногами, что категорически делать нельзя, пытается загребать руками, что бесполезно, сносит какие-то предметы, но, в общем, к невесомости довольно быстро привыкают.

На самом деле у российских космонавтов достаточно хороший опыт пребывания в невесомости. Потому что у нас достаточно много тренировок на самолете Ил-76, который летает с аэродрома Чкаловский, и там как раз проводятся тренировки на невесомость. Кстати, это и туристы могут попробовать, заплатив, правда, приличные деньги. Но такая возможность у нас есть, на Западе такой возможности нет.

— А с чем можно сравнить выход в открытый космос? Передает ли этот момент какой-нибудь фильм?

— В фильмах очень плохо это показано. «Гравитация» — вообще смешной фильм с кучей ошибок. В открытом космосе очень красиво, это все равно не передать — то чувство, когда ты оказываешься в скафандре в открытом космосе, а вокруг бескрайняя Вселенная, усыпанная звездами, ты видишь целиком всю планету. Конечно, эмоции прямо зашкаливают! 16 рассветов и 16 закатов мы видим с МКС каждый день. Солнце и Луна чередуются, и за этим очень интересно наблюдать.

Космос как лаборатория

Небесные пранки.

Лучшие розыгрыши в истории космонавтики и астрономии

МКС — 20 лет. Оно того стоило?

На сайте могут быть использованы материалы интернет-ресурсов Facebook и Instagram, владельцем которых является компания Meta Platforms Inc., запрещённая на территории Российской Федерации

  • Космическая гонка

  • Остальные теги

Расскажите друзьям

    • Наука против природы

    Вирусы следят за нами: у них нашли своего рода «глаза и уши»

    • Что было раньше

    Опубликован документ, описывающий суд инквизиции над рабом-мусульманином на Мальте

    • Женщины vs мужчины
    • Социальное животное

    Нейрофизиологи ответили, связан ли успех брака с синхронизацией мозговых волн пары

    • Будущее уже здесь
    • Машины против людей

    Крошечный робот-капля может протиснуться куда угодно, разрываясь на части и собираясь

    • Раскопки
    • Что было раньше

    Археологи: древние города майя были пронизаны ртутным загрязнением

  • Галактика Андромеда

    ESA, NASA, NASA-JPL, Caltech, Christopher Clark (STScI), R. Braun (SKA Observatory), C. Nieten (MPI Radioastronomie), Matt Smith (Cardiff University)

    Опубликованы захватывающие снимки звездной пыли в галактиках

  • Shutterstock

    Ученые: неизвестные бактерии из тающих ледников могут представлять опасность

  • Млечный путь над долиной реки Маруха, Архыз

    Deodat Gautier/Снимай науку!

    Подведены итоги фотоконкурса «Снимай науку!»

  • Установка для создания атомного лазера

    Scixel

    Физики создали атомный лазер, который может работать вечно

  • Shutterstock

    Можно ли победить стресс? 

Хотите быть в курсе последних событий в науке?

Оставьте ваш email и подпишитесь на нашу рассылку

Ваш e-mail

Нажимая на кнопку «Подписаться», вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Покорители космоса.

Они были первыми (к 60-летию полета Ю.А. Гагарина)
Журнал Министерства обороны Российской Федерации

ТЕМА ПО ВПП №15 ДЛЯ ВОЕННОСЛУЖАЩИХ, ПРОХОДЯЩИХ ВОЕННУЮ СЛУЖБУ ПО КОНТРАКТУ И ПРИЗЫВУ

 

В. ЛАТАНОВ, профессор кафедры

Военно-космической академии имени

А.Ф. Можайского, кандидат исторических наук, доцент, полковник в отставке

 

Прорыв человека в космос — закономерный результат развития мировой цивилизации. И мы вправе гордиться тем, что дорогу к звездам человечеству открыла наша Родина с космодрома Байконур — первого космодрома планеты. Первым человеком, отправившимся в космический полет под руководством выдающегося ученого и легендарного конструктора Сергея Павловича Королева, стал наш соотечественник Юрий Алексеевич Гагарин.

Наша страна первой осуществила запуски искусственных спутников Земли, Солнца и Луны, автоматических станций к Луне, Венере, Марсу, пилотируемых космических кораблей. Первым из корабля в открытый космос вышел советский летчик-космонавт Алексей Леонов, а первой в мире женщиной-космонавтом оказалась Валентина Терешкова.

Прорыв в космос стал плодом самоотверженного труда отечественных ученых, конструкторов, инженеров, специалистов, всего нашего народа. Путь в космическое пространство прокладывали великие русские ученые К.Э. Циолковский,
Н.И. Кибальчич, Н.А. Рынин, Н.И. Тихомиров, М.К. Тихонравов, Ю.В. Кондратюк, Ф.А. Цандер, В.П. Глушко и др.

Огромный вклад в успех этого дела был сделан военнослужащими Вооруженных Сил СССР, героями Великой Отечественной войны. 60-летие космического полета Ю.А. Гагарина неразрывно связано с 75-летним юбилеем Великой Победы и 65-летием космодрома Байконур, которые мы отмечали в 2020 году.

Становление идеи космического полета.
Научные теории К.Э. Циолковского

Идея космического полета человека и в целом идея освоения космоса зародилась в древние времена, прежде всего в ходе духовного постижения космоса человеком. Вначале она находила свое воплощение в художественных и религиозных образах, затем формировалась на уровне философско-теоретического сознания и, наконец, приняла конкретные научно-технические очертания.

В истории нашей цивилизации известно множество легенд и мифов о полете человека подобно птице, о пущенных им «огненных стрелах», сказаний о ковре-самолете, преданий и сказок о крылатых конях и других мифических существах, переносящих человека на небо, Солнце, Луну и звезды.

Например, в ассиро-вавилонской литературе и мифологии широко отражено предание о полете благочестивого Этана на орле к небу к богу Ану за травой плодородия. В легенде поражает то, что ее герой, поднявшись над Землей, видит не нечто на трех китах, или двенадцати цепях, или на слонах, а круглое тело, диск Земли. Уже из этой легенды можно сделать вывод, что в древние времена человечество имело представление о сферичности планеты и о возможности полета на небо.

В иерусалимском Талмуде есть сказание о полете, совершенном Александром Македонским (356–323 годы до н.э.) к Солнцу и Луне на «царском троне», запряженном четырьмя грифами. На большой высоте Александр увидел громадную, свернувшуюся в кольцо змею, а в центре кольца — маленький помост. Оказалось, что змея есть море, а помост — земля, окруженная морем.

Широко известен миф о скульпторе Дедале и его сыне Икаре, сделавшем себе крылья из орлиных перьев и воска. Перед полетом осторожный Дедал посоветовал сыну держаться строго определенной высоты над Землей, но, опьяненный радостью полета, пылкий Икар забыл об этом напутствии, поднялся слишком высоко. Солнце растопило воск, и Икар погиб.

Первым из известных в истории авторов «описаний» космических путешествий называют греческого философа-софиста Лукиана Самосатского (120–180 гг. н.э.). Он в своих «Истинных историях» рассказал о жизни на других планетах, а в повествовании «Икароменипп» запустил своего героя в космос с горы Олимп. В этом произведении в художественной форме зарождается идея космического полета человека.

Само понятие «космос» появилось в Древней Греции на рубеже VI–V вв. до нашей эры и употреблялось древними греками как в значении «порядок», «строй», «красота», так и в значении «Вселенная», «мир». Тогда же сформировалось космоцентрическое представление о мире, согласно которому мир воспринимался как космос, разнообразный и гармоничный. Рассматривалась связь микрокосмоса (человека) и макрокосмоса (Вселенной), что создавало предпосылки для появления идей о космическом полете человека.

В эпоху Средневековья господствовала геоцентрическая картина мира Аристотеля — Птолемея, согласно которой центральное положение во Вселенной занимает неподвижная Земля, вокруг которой вращаются Солнце, Луна, планеты и звезды. В рамках этой модели человеку не было нужды даже мысленно выбираться из «центра мироздания», и идея космического полета не получила своего развития.

Для этого требовалась коренная ломка привычных схем и понятий. Нужна была революция в астрономии, которую и произвел в XVI веке Николай Коперник. Система Птолемея была поставлена под сомнение. Наступила эпоха возрождения космической идеи. В своем сочинении «Об обращениях небесных сфер» Коперник нарисовал гелиоцентрическую картину мира, где Земля из центра Вселенной была переведена в ранг рядовой планеты Солнечной системы.

Труды многих ученых Нового и Новейшего времени легли в основу современной космонавтики. Среди них: Джордано Бруно, выдвинувший идею множественности обитаемых миров; Галилео Галилей, один из первых бросивших взгляд на Луну в телескоп; Иоганн Кеплер, открывший законы движения планет; Исаак Ньютон, открывший закон всемирного тяготения — основу небесной механики; наш соотечественник Михаил Ломоносов, обнаруживший атмосферу на Венере и открывший первую страницу новой науки — физики планет и др.

В мировой литературе начал появляться целый ряд произведений писателей-фантастов, отражающих идею космического полета. Одним из первых «отправился» на Луну в своем романе французский писатель Сирано де Бержерак.

Замечательный писатель-фантаст Жюль Верн в своих произведениях «Робур-Завоеватель» и «Властелин мира» рассматривал космонавтику как неотъемлемую часть земной жизни, выступал как настоящий ученый-исследователь.

В 1832 году было опубликовано первое оригинальное произведение русской литературы, в основу которого положен космический сюжет, — «Путешествие в Солнце и на планету Меркурий и все видимые и невидимые миры» Д. Сигова. Его автор задался целью опровергнуть слухи о возможном столкновении в том году кометы с Землей. В 1844 году вышла книга С. Дьячкова «Путешествие на Луну в чудной машине, с описанием тамошних стран, обычаев и разных редкостей».

В 1897 году газета «Северная пчела» поведала о том, что крестьянин села Ключи в Рязанской губернии Матвей Селиванов «измастерил из холстины крылья» и 12 апреля 1897 года прыгнул с колокольни, «махая оными». А перед этим он «смущал народ речами о том, что полетит к звездам и посмотрит Господа Бога». За вольнодумные речи Матвей Селиванов был выслан на поселение в Туркестанский край.

Постепенно становилось понятным, что для полетов в космическое пространство необходимо изучить и использовать на практике принцип реактивного движения, научиться делать ракеты, разработать теоретические и практические основы освоения космоса. Нужен был принципиально новый космический летательный аппарат с реактивным двигателем.

В первой половине XIX века в России опытные работы по боевым ракетам проводили русские изобретатели — военные инженеры А. Д. Засядко, К.А. Шильдер, К.И. Константинов. Последний обобщил предшествующий опыт научно-исследовательской и производственной деятельности по изготовлению ракет в России и был ревностным пропагандистом идей ракетной техники.

С середины XIX века русские изобретатели и конструкторы исследовали перспективы применения реактивного принципа движения для решения проблемы космического полета человека. В 1849 году военный инженер И.И. Третеский разработал проекты летательных аппаратов, движение которых было основано на действии реактивной струи газа или пара.

В 1866 году герой обороны Севастополя, теоретик воздухоплавания, контр-адмирал Н.М. Соковнин в работе «Воздушный корабль» предложил проект реактивного аэростата, сила тяги которого в горизонтальном полете должна была создаваться при истечении сжатого воздуха. В 1867 году изобретателю Н.А. Телешову был выдан патент на ракетоплан, в котором использовался принцип отдачи газов, образующихся при взрыве смеси в полом цилиндре, служившем камерой сгорания.

В конце XIX века заслуживают внимания разработки пионера авиации контр-адмирала А.Ф. Можайского, испытавшего в 1883 году созданный им самолет, который стал прообразом современных воздушных лайнеров. Однако недостаточная мощность двигателей не позволила аэроплану совершить устойчивый полет.

Особое место среди большого количества проектов реактивных летательных аппаратов занимает проект изобретателя Н.И. Кибальчича. Интересно, что его «Проект воздухоплавательного прибора» был разработан в 1881 году в тюрьме, куда он был заключен за участие в покушении на императора Александра II. Изобретатель утверждал, что атмосфера для полета реактивного аппарата только вредна, так как создает дополнительное сопротивление движению. Н.И. Кибальчич стал автором первого в мире проекта реактивного аппарата для полета человека в безвоздушном пространстве.

Подлинно научная теория реактивного движения ракет была разработана выдающимся русским ученым Константином Эдуардовичем Циолковским. Он первый назвал ракету средством осуществления межпланетных полетов. В 1883 году в рукописи «Свободное пространство» ученый пришел к выводу, что ракетодинамический принцип движения является единственно возможным для осуществления полетов в космическом пространстве и что только ракета может служить аппаратом для космических полетов.

Наш великий соотечественник К.Э. Циолковский был глубоким мыслителем, теоретиком, оригинальным конструктором и инженером, основоположником космонавтики. Его блистательные идеи до сих пор используются в практической работе в области ракетно-космической техники. Он написал много трудов. Среди них «Грезы о Земле и небе», «Исследование мировых пространств реактивными приборами», «Вне Земли», «Космический корабль», «Космические ракетные поезда», «Наибольшая скорость ракеты», а также знаменитый «План Циолковского», где ученый нарисовал перспективы развития реактивных летательных аппаратов.

В конце XIX и начале XX века идеи космических полетов занимали умы ученых других стран, среди которых можно отметить пионеров ракетной техники: немецких инженеров Германа Гансвиндта и Германа Оберта, австрийского инженера Франца фон Гефта, французского исследователя Робера Эсно-Пельтри, американского ученого Роберта Годдарда. В это время начинают свою деятельность известные отечественные ученые и инженеры Ф.А. Цандер и Ю.В. Кондратюк, внесшие большой вклад в развитие ракетной техники.

Под влиянием трудов К.Э. Циолковского энтузиасты космических полетов начали объединяться в группы и сообщества. В начале 1921 года под руководством Н.И. Тихомирова в Москве была создана первая в нашей стране государственная лаборатория, реорганизованная в 1928 году в Ленинградскую газодинамическую лабораторию (ГДЛ). В лаборатории проводились экспериментальные исследования пороховых, жидкостных и электрических ракетных двигателей. Разработкой жидкостных и электрических двигателей в ГДЛ руководил талантливый инженер-конструктор В.П. Глушко, будущий главный конструктор космических систем, генеральный конструктор многоразового ракетно-космического комплекса «Энергия — Буран», академик Академии наук СССР, лауреат Ленинской премии, дважды лауреат Государственной премии СССР, дважды Герой Социалистического Труда.

В 1931 году при Осоавиахиме (Общество содействия обороне, авиационному и химическому строительству) были организованы Московская и Ленинградская группы по изучению реактивного движения (ГИРД), которые занимались разработкой экспериментальных ракет. В июне 1932 года было принято решение о создании в Москве на базе ГИРДа научно-экспериментальной организации с производственной базой для разработки ракет и реактивных двигателей. Руководить этой организацией стал Сергей Королев, в будущем академик, прославленный конструктор ракетно-космических систем, дважды Герой Социалистического Труда, лауреат Ленинской премии, академик Академии наук СССР, создатель отечественного стратегического ракетного оружия средней и межконтинентальной дальности, основоположник практической космонавтики.

При ГИРДах Москвы и Ленинграда в начале 1932 года были открыты курсы по реактивному движению. Занятия проводили такие известные ученые, как профессор В.П. Ветчинкин, профессор Н.А. Рынин, профессор Б.С. Стечкин, инженеры Д.Н. Журавленко, Б.Н. Юрьев и другие. Большим уважением пользовался профессор Н.А. Рынин. Он подготовил серию книг «Межпланетные сообщения», что стало своеобразной энциклопедией космонавтики того времени. В 1941 году профессор Н.А. Рынин руководил кафедрой Ленинградской Военно-воздушной академии (с 1955 года — академия им. А.Ф. Можайского).

В конце 1933 года в Москве произошло объединение ГДЛ и ГИРДа в Реактивный научно-исследовательский институт (РНИИ), из стен которого вышло много выдающихся отечественных ученых и конструкторов. К началу Великой Отечественной войны в РНИИ было завершено создание знаменитой ракетной установки БМ-13, которую фронтовики ласково прозвали «катюшей».

Впоследствии научные и экспериментальные работы в области ракетно-космической техники проводились в условиях войны, послевоенное время и были обусловлены прежде всего необходимостью укрепления обороноспособности страны. В этой области к началу 1950-х годов в нашей стране работала большая группа выдающихся ученых, конструкторов, специалистов, военнослужащих, была создана мощная промышленно-производственная база, что позволило Советскому Союзу вплотную подойти к созданию межконтинентальных баллистических ракет и подготовке космического полета человека.

Прорыв человека в космос. Байконур.
 С. П. Королев, Ю.А. Гагарин

В годы холодной войны, развернувшейся после окончания Второй мировой войны, главной угрозой для безопасности СССР стала ракетно-ядерная программа США. В ее рамках активно проводились работы по созданию межконтинентальной баллистической ракеты «Атлас» с последующим развертыванием и постановкой на боевое дежурство таких ракет. Принятая в США доктрина «массированного возмездия» предполагала использовать ядерное оружие в качестве средства политического и военного давления на все антиамериканские силы, и прежде всего на СССР.

Учитывая ракетно-ядерную программу США, в интересах укрепления обороноспособности страны 20 мая 1954 года ЦК КПСС и Совет Министров СССР приняли постановление о разработке межконтинентальной баллистической ракеты с дальностью полета 8000–10 000 км. Ракета должна была обеспечить доставку термоядерной головной части массой до 5,5 тонн в любую точку планеты и поразить стратегические цели на заданном континенте. Головным разработчиком было определено ОКБ-1 С. П. Королева. Создаваемая ракета получила наименование «межконтинентальная баллистическая ракета (МБР) Р-7».

Для испытаний новой ракеты требовался новый полигон. Ранее испытания советских ракет проводились на Государственном центральном полигоне Министерства обороны СССР Капустин Яр в Астраханской области, созданном в 1946 году. Однако условия расположения и испытательная база этого полигона не могли обеспечить летные испытания МБР Р-7 и ракет-носителей космических аппаратов. Исходные данные для поиска нового места запуска ракеты были выданы С.П. Королевым.

Предстояло решить сложнейшую задачу по выбору района расположения нового полигона с учетом целого ряда требований. Важнейшими среди них были: наибольшая близость к экватору — для использования скорости вращения Земли, обеспечение секретности испытаний ракет и безопасности для гражданского населения, благоприятные условия местности и метеорологические условия.

4 февраля 1955 года под руководством заместителя Министра обороны СССР (Героя Советского Союза маршала артиллерии Митрофана Неделина, в последующем первого главнокомандующего Ракетными войсками стратегического назначения) были подготовлены предложения по решению этой задачи.

Окончательно местоположение нового полигона определилось на заседании Политбюро ЦК КПСС, где выступил блестящий полководец Великой Отечественной войны, трижды Герой Советского Союза (на тот момент) Маршал Советского Союза Георгий Жуков.

Маршал Г.К. Жуков и маршал артиллерии М.И. Неделин хорошо понимали огромную важность создания нового полигона для испытаний межконтинентальной баллистической ракеты. Они считали, что современные средства доставки ядерного оружия лишат неуязвимости вероятного противника, а военные базы США, окружающие СССР, потеряют свое военно-стратегическое значение. Предложения по размещению нового полигона в Казахстане к востоку от Аральского моря были утверждены. Это была полупустыня, безлюдная степь, вблизи не имелось населенных пунктов. Однако здесь протекала одна из крупнейших рек Средней Азии Сырдарья и проходила железная дорога, соединяющая Москву со столицей Узбекистана Ташкентом.

12 февраля 1955 года ЦК КПСС и Совет Министров СССР приняли Постановление № 292-181 о создании Научно-исследовательского испытательного полигона Министерства обороны СССР.

Началом истории строительства полигона можно считать 12 января 1955 года, когда на железнодорожную станцию Тюратам прибыли первые военные строители. Руководить сооружением первого в мире космодрома был назначен известный строитель — ветеран Великой Отечественной войны генерал-майор Георгий Шубников. Среди реализованных им проектов — величественный мемориал воину-освободителю на кладбище советских воинов в Трептов-парке в Берлине. Под его руководством были организованы работы по строительству основной испытательной базы полигона.

Наземный стартовый комплекс создавался конструкторским бюро общего машиностроения (КБОМ) под руководством Владимира Бармина, одного из основоположников космонавтики, академика Академии наук СССР, Героя Социалистического Труда.

Район формирования полигона в первой половине 1955 года имел условное наименование «Тайга».

Трудности, с которыми встретились строители полигона, были связаны не только с суровыми климатическими условиями (летом температура выше 40, а зимой — ниже 30 градусов Цельсия) и неустроенностью быта, но и с крайне сжатыми сроками строительства и отсутствием опыта в создании подобных объектов. Работы велись круглосуточно. Военным строителям и первым испытателям приходилось жить в землянках, палатках, старых железнодорожных вагонах, сборно-щитовых бараках.

5 мая 1955 года началось строительство первого в мире жилого поселка для испытателей и строителей 5-го Научно-исследовательского испытательного полигона (5-го НИИП) МО СССР, носившего в разное время следующие названия: «Ташкент-90», «поселок Заря», «поселок Звездоград», «поселок Ленинский», «город Ленинск» и, наконец, с декабря 1995 года — «город Байконур».

Несмотря на суровые климатические и крайне тяжелые бытовые условия, работы по строительству основных объектов полигона были выполнены в кратчайшие сроки — за полтора года. Объекты полигона располагались на огромной территории от реки Сырдарья до Камчатского мыса Озерный.

2 июня 1955 года директивой Генерального штаба Министерства обороны СССР была утверждена организационно-штатная структура 5-го Научно-исследовательского испытательного полигона. Численность его штата составляла 1900 военнослужащих и 664 вольнонаемных работников.

В ознаменование начала формирования полигона день 2 июня приказом Министра обороны СССР от 3 августа 1960 года был объявлен днем годового праздника 5-го НИИП МО СССР, а также входящих в него воинских частей на день издания приказа. Впоследствии этот день был официально признан днем образования города и космодрома Байконур.

Первым начальником 5-го НИИП был назначен генерал-лейтенант артиллерии Алексей Нестеренко, командовавший во время Великой Отечественной войны соединениями гвардейских минометных частей, орденоносец, лауреат Сталинской премии. Под его руководством были сформированы первые боевые расчеты полигона, проведены первые полигонные испытания МБР Р-7 и успешные запуски первых искусственных спутников Земли.

В составе военных испытателей на полигоне более половины были участниками Великой Отечественной войны, около 48 % участников испытаний имели возраст до 25 лет. Большинство военных испытателей прошло обучение и стажировку на заводах, производящих ракетно-космическую технику, в научно-исследовательских институтах и конструкторских бюро, на полигоне Капустин Яр.

15 мая 1957 года Государственная комиссия подписала акт о сдаче в эксплуатацию первого стартового комплекса на площадке № 1. В этот же день боевой расчет полигона совершил первый запуск ракеты Р-7, однако он оказался неудачным из-за негерметичности в магистралях горючего ракеты. По техническим причинам неудачными стали попытки запуска 9 июня и 12 июля. После принятых мер по повышению надежности и тщательной подготовительной работы боевого расчета полигона 21 августа состоялся успешный запуск ракеты Р-7. 27 августа 1957 года в газетах было опубликовано специальное сообщение ТАСС: «На днях осуществлен запуск сверхдальней межконтинентальной многоступенчатой баллистической ракеты. Испытания ракеты прошли успешно.».

Из соображений секретности в сообщении ТАСС местом старта ракеты был объявлен Байконур — ближайший к станции Тюратам населенный пункт, расположенный по трассе полета ракеты.

Это был достойный ответ США. Страна получила средство доставки ядерного боезаряда до территории вероятного противника, который уже мог наносить удары по Советскому Союзу с военных баз, созданных вокруг СССР. Вооруженные Силы СССР получили грозное оружие стратегического назначения — МБР с ядерной головной частью.

В 1957 году американские специалисты после изучения местоположения нового советского полигона обозначили его как Tyuratam Missile and Space Complex (TTMTR). Аббревиатура TTMTR стала широко известна в мировой космонавтике как условное обозначение космодрома Байконур.

Учитывая положительные результаты испытаний изделия Р-7, С.П. Королев на заседании Государственной комиссии предложил ускорить подготовку запуска ракеты с целью выведения на орбиту искусственного спутника Земли (ИСЗ). Члены государственной комиссии учитывали, что в США готовились к запуску своего ИСЗ.

4 октября 1957 года в 22 часа 28 минут 34 секунды по московскому времени боевым расчетом 5-го НИИП МО СССР со стартовой площадки № 1 ракетой-носителем Р-7 был выведен на околоземную орбиту первый в мире ИСЗ. МБР Р-7 стала первой космической ракетой, прототипом ракет-носителей для осуществления программы пилотируемых космических полетов. На базе МБР Р-7 в дальнейшем было создано целое семейство советских ракет-носителей, получившего прозвище «семерка».

Так запуском первого ИСЗ боевым расчетом 5-го НИИП начался отсчет космической эры.

Первый американский спутник «Эксплорер-1» был запущен 1 февраля 1958 года и весил 8,3 кг. Он умещался на ладони, и американская пресса назвала его «апельсин».

3 ноября 1957 года боевой расчет полигона провел успешный запуск в космос второго ИСЗ, в герметичной кабине которого находилась собака Лайка, вес спутника составил 508,3 кг.

14 сентября 1959 года созданный людьми космический аппарат — станция «Луна-2» — впервые достиг поверхности Луны. На спутник Земли были доставлены шаровой и ленточный вымпелы с изображением герба Советского Союза с надписью «СССР. Сентябрь 1959». Дубликаты вымпелов ныне хранятся в Музее космодрома Байконур.

4 октября 1959 года для фотосъемки обратной стороны Луны с 5-го НИИП был произведен запуск очередной автоматической станции «Луна-3». На основании фотографий, переданных станцией «Луна-3», в 1960 году были составлены первые атласы и карта обратной стороны Луны.

15 мая 1960 года боевые расчеты полигона начали запуски первых беспилотных космических кораблей «Восток». 9 и 25 марта 1961 года были успешно проведены последние летные испытания космического корабля «Восток» с антропологическими манекенами и животными на борту. По результатам испытаний Государственная комиссия приняла решение осуществить запуск корабля «Восток» с космонавтом на борту 12 апреля 1961 года.

8 апреля утром на заседании Государственной комиссии в узком составе был решен вопрос о назначении пилота-командира корабля и его дублера. Выбор пал на Ю.А. Гагарина. Г.С. Титов был назначен его дублером. В составе первого отряда космонавтов к этому времени насчитывалось 20 офицеров — военных летчиков, в том числе 9 летчиков ВВС, 6 летчиков ПВО и 5 летчиков авиации ВМФ. Основу отряда составляли военные летчики-истребители Ю. Гагарин, Г. Титов, А. Николаев, П. Попович, В. Быковский, В. Комаров, П. Беляев, А. Леонов, Б. Волынов, Е. Хрунов, Г. Шонин, В. Горбатко.

11 апреля прошла встреча Ю.А. Гагарина с личным составом боевого расчета. В ней приняли участие главный конструктор С.П. Королев, заместитель начальника Главного штаба ВВС по боевой подготовке — Герой Советского Союза генерал-полковник авиации Н.П. Каманин. Представлял космонавтов первый начальник Центра подготовки космонавтов, видный специалист в области авиационной медицины полковник Е.А. Карпов. Встреча показала искреннее стремление и готовность офицеров, специалистов боевого расчета и космонавтов успешно выполнить поставленную задачу.

12 апреля 1961 года в 9 часов 7 минут по московскому времени боевой расчет 5-го НИИП успешно произвел запуск космического корабля «Восток-1» с человеком на борту. Роль первого космонавта планеты досталась гражданину Советского Союза летчику-космонавту майору Юрию Алексеевичу Гагарину, который полностью выполнил программу полета. «Восток-1» совершил один оборот вокруг Земли за 1 час 48 минут и приземлился в Саратовской области.

В комментариях газета «Правда» 12 апреля 1961 года подчеркивала историческое значение этого события: «Победу в освоении космоса мы считаем не только достижением нашего народа, но и всего человечества… Наши достижения и открытия мы ставим не на службу войне, а на службу миру и безопасности народов».

Указом Президиума Верховного Совета СССР был установлен праздник День космонавтики — 12 апреля. С 1968 года по решению Международной авиационной федерации этот день ежегодно отмечается как Всемирный день авиации и космонавтики.

В России День космонавтики был установлен в качестве памятной даты статьей 1.1 Федерального закона от 13 марта 1995 года № 32-ФЗ «О днях воинской славы и памятных датах России».

На 65-й сессии Генеральной Ассамблеи ООН 7 апреля 2011 года по инициативе России было принято решение о провозглашении 12 апреля Международным днем полета человека в космос.

В США первый пилотируемый баллистический полет длительностью 15 минут состоялся 5 мая 1961 года.

С 1957 по 1960 годы с площадки № 1 советского космодрома были осуществлены 54 запуска. После полета Гагарина эта стартовая площадка получила всемирно известное название «Гагаринский старт». Впервые в документах о запуске 12 апреля 1961 года 5-й НИИП был назван космодромом Байконур.

6 августа 1962 года боевой расчет космодрома запустил космический корабль «Восток-2» с 25-летним военным летчиком-космонавтом Г.С. Титовым на борту, самым молодым космонавтом в мире (17 витков вокруг Земли, 25 часов полета). Им впервые был совершен длительный орбитальный космический полет. В 1963 году на орбиту был запущен корабль «Восток-6» с Валентиной Терешковой — первой в мире женщиной-космонавтом.

В США первый орбитальный пилотируемый полет состоялся 28 февраля 1962 года (3 витка, 5 часов).

18–19 марта 1965 года летчики-космонавты подполковник Алексей Леонов и полковник Павел Беляев совершили полет на космическом корабле «Восход-2». В ходе полета второй пилот корабля А. Леонов впервые в истории мировой космонавтики вышел в открытый космос.

Таким образом, с космодрома Байконур впервые в мировой истории человек прорвался в космос, благодаря ему были сделаны первые шаги по освоению космического пространства, первый в мире космодром стал символом нового космического века. Космический полет Ю.А. Гагарина стал величайшим достижением отечественной науки и техники, гордостью нашего народа. Он показал перспективы развития нашей Родины и мировой цивилизации. Советские ученые, конструкторы, специалисты, космонавты, испытатели, военные строители первыми проложили путь к освоению космического пространства.

Всего на Байконуре за 65 лет его истории было совершено более 5000 пусков ракет, запущено более 1500 космических аппаратов различного назначения и более 150 межконтинентальных баллистических ракет, испытано 38 основных типов ракет, более 80 типов космических аппаратов и их модификаций.

Успехи военных испытателей и строителей Байконура отмечены высокими государственными наградами. 12 апреля 1961 года после успешного запуска боевым расчетом полигона летчика-космонавта СССР Ю. А. Гагарина 5-му НИИП МО было вручено Боевое знамя. За успешное проведение летной отработки специальных изделий указом Президиума Верховного Совета СССР от 29 июля 1960 года и приказом главнокомандующего РВСН № 0079 от 6 августа 1960 года 5-й НИИП МО был награжден орденом Красной Звезды. В 1965 году за большие успехи в деле отработки и испытания ракетно-космических средств 5-й НИИП МО в дни празднования 10-й годовщины со дня своего основания 2 июня 1965 года был награжден орденом Ленина.

Вместе с тем прорыв в космос, освоение космического пространства, начатое на Байконуре, к сожалению, не обошлось без человеческих жертв, информация о которых долгое время была засекречена.

Так, 24 октября 1960 года произошла катастрофа при испытании новой межконтинентальной баллистической ракеты Р-16 конструкции М.К. Янгеля. В результате возникшего пожара и отравления парами ядовитых компонентов топлива (гептил) погибло 74 военнослужащих и представителей промышленности. В числе погибших оказались главнокомандующий РВСН главный маршал артиллерии М. И. Неделин, руководители испытаний от полигона полковники А.И. Носов и Е.И. Осташев. Их имена носят улицы г. Байконура. 24 октября 1963 года на полигоне вновь произошла катастрофа МБР Р-9А с человеческими жертвами. С тех пор этот день стал Днем памяти погибших испытателей космодрома Байконур, пуски ракет в этот день больше не проводятся.

Сегодня Байконур, находящийся на территории Республики Казахстан, стал международным космическим портом и открыт для мирового сотрудничества в освоении космического пространства.

После развала Советского Союза отечественная космонавтика пережила трудное время. В ней накопилось немало проблем. В августе 2015 года для проведения комплексной реформы ракетно-космической отрасли России была создана Государственная корпорация «Роскосмос». В марте 2016 года постановлением Правительства России утверждена Федеральная космическая программа России на 2016–2025 годы. Цель программы — обеспечение государственной политики в области космической деятельности в интересах социально-экономической сферы, науки и международного сотрудничества, защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций, реализация пилотируемой программы, создание научно-технического задела для перспективных космических комплексов и систем.

В 2001 году для обеспечения безопасности России в космической сфере были созданы Космические войска — в настоящее время род войск в составе Воздушно-космических сил России (ВКС России).

На территории России успешно действуют два космодрома. Космодром Плесецк (1-й Государственный испытательный космодром Министерства обороны России) свою историю ведет с 11 января 1957 года, когда было принято постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР о создании военного объекта с условным наименованием «Ангара». Объект создавался как первое в СССР войсковое ракетное соединение, оснащенное межконтинентальными баллистическими ракетами Р-7 и Р-7А. Космодром обеспечивает выполнение российских космических программ, связанных с оборонными, а также прикладными, научными и коммерческими пусками непилотируемых космических аппаратов.

На космодроме эксплуатируются ракеты-носители легкого класса «Ангара-1.2», «Союз-2.1в», «Рокот», среднего класса «Союз-2.1а», «Союз-2.1б», тяжелого класса «Ангара-А5».

6 ноября 2007 года Президент России Владимир Путин подписал указ о строительстве космодрома Восточный в Амурской области. В настоящее время на Восточном функционирует площадка для пусков ракет-носителей «Союз-2», активно строится вторая площадка — под новую ракету «Ангара».

Восточный — первый гражданский космодром России. Он будет представлять собой современный космический комплекс, откуда будут проводиться запуски пилотируемых и грузовых кораблей, спутников различного назначения и автоматических межпланетных станций в ближний и дальний космос.

Особое место в развитии отечественной космонавтики занимает Военно-космическая академия им. А.Ф. Можайского, входящая в состав Воздушно-космических сил России. Академия — это системообразующий политехнический вуз Минобороны России, ведущий учебный, научный и методический центр в области военно-космической деятельности, инфотелекоммуникационных технологий и технологий сбора и обработки специальной информации. В 1961 году академию посетил главный конструктор отечественной ракетной техники С. П. Королев, который дал высокую оценку работам, которые проводились в вузе.

Академия обладает значительным научным потенциалом. Сегодня в ней научно-исследовательскую работу проводят около 1000 докторов и кандидатов наук, заслуженных деятелей науки, заслуженных изобретателей, почетных работников науки, членов академий наук Российской Федерации. Активное участие в учебно-методической работе в академии принимают свыше 500 профессоров и доцентов, заслуженных и почетных работников высшей школы РФ и высшего профессионального образования.

 

Методические рекомендации

1. Руководителю занятия необходимо исходить из его главной цели: на конкретных примерах убедительно показать достижения нашей Родины как первооткрывателя и первопроходца в освоении космоса и на этой основе формировать у военнослужащих чувство патриотизма и гордости за державу, высокие гражданские качества.

2. При рассмотрении первого вопроса нужно особое внимание уделить историческим аспектам становления идеи космического полета, показать роль русских ученых, изобретателей, инженеров в разработке принципа реактивного движения и различных аспектов освоения космического пространства.

3. При обсуждении второго вопроса важно донести до аудитории, что прорыв в космос, исторические запуски первого ИСЗ, космического корабля с Ю.А. Гагариным на борту, совершенные с первого в мире космодрома Байконур, стали результатом самоотверженного труда огромного коллектива ученых, конструкторов, инженеров, испытателей.

Выдающийся вклад в создание космодрома и успешное выполнение космических программ принадлежат героям Великой Отечественной войны, военнослужащим Вооруженных Сил СССР, военным строителям.

4. Занятие рекомендуется провести в форме рассказа-беседы с использованием подготовленного видеоряда: фото- и видеоматериалов, рассказывающих о личностях ученых, изобретателей, первых космонавтов, первых руководителей строительства и космодрома Байконур.

5. В заключение руководителю занятия следует обратить внимание военнослужащих на основные направления и перспективы развития отечественной космонавтики, изложенные в Федеральной космической программе России на 2016–2025 годы, напомнить им о последних успешных запусках с космодромов Плесецк и Восточный, подвести итоги занятия.

 

ЛИТЕРАТУРА:

1. Герасимов М.И. Иванов А.Г. Звездный путь. — М.: Политиздат, 1986. — 354 с.

2. Государственная корпорация по космической деятельности «Роскосмос». [Электронный ресурс]. URL: https://www.roscosmos.ru (дата обращения: 23.01.2021).

3. Губарев В.С. Утро космоса: Королев и Гагарин. — М.: Молодая гвардия, 1984. — 191 с.

4. История создания и развития Военно-космических сил Российской Федерации. Учебное пособие. Под ред. Кузьмина В.Н. — СПб.: 1998. — 93 с.

5. Коваль А.Д. Космос далекий и близкий. — Лениздат, 1977. — 382 с.

6. Латанов В.М., Курбатов О.А. О вкладе участников Великой Отечественной войны, военнослужащих ВС СССР в создание и становление космодрома Байконур в начале космической эры // Всеобщая история. — Москва: Изд-во «Научтехлитиздат», 2020. — № 1. — С. 30–40.

7. Мелуа А.И. Ракетная техника, космонавтика и артиллерия: биографии ученых и специалистов: [энциклопедия]. Изд. 2-е, доп. — Москва; Санкт-Петербург: Гуманистика, 2005. — 1125 с.

8. Летные испытания ракетно-космической техники. Время. Космодромы. Люди. Под общей редакцией Б.И. Посысаева. — М.: Индивидуум, 2020. — 559 с.

9. Романов А.П., Борисенко И.Г. Отсюда дороги к планетам легли. — 2-е изд., доп. М.: Политиздат, 1986. — 240 с.: ил.

10. Фаворский В.В., Мещеряков И.В. Военно-космические Силы. Космонавтика и Вооруженные Силы. Книга I. — М.: 1997. — 285 с.

Рождены в космосе. Почему звездные путешественники не смогут жить на Земле

https://ria.ru/20220412/kosmos-1782938042.html

Рождены в космосе. Почему звездные путешественники не смогут жить на Земле

Рождены в космосе. Почему звездные путешественники не смогут жить на Земле — РИА Новости, 21.04.2022

Рождены в космосе. Почему звездные путешественники не смогут жить на Земле

Биологические процессы в невесомости протекают не так, как на Земле. Организм включает внутренние адаптационные механизмы и перестраивается. Российские ученые… РИА Новости, 21.04.2022

2022-04-12T08:00

2022-04-12T08:00

2022-04-21T17:34

наука

космос — риа наука

биология

здоровье

международная космическая станция (мкс)

сколковский институт науки и технологий

российская академия наук

институт медико-биологических проблем ран

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/155942/91/1559429128_0:206:3072:1934_1920x0_80_0_0_784c6940c99e91831691d4bf7f290576.jpg

МОСКВА, 12 апр — РИА Новости, Владислав Стрекопытов. Биологические процессы в невесомости протекают не так, как на Земле. Организм включает внутренние адаптационные механизмы и перестраивается. Российские ученые попытались на молекулярном уровне разобраться, обратимы ли эти изменения и сможет ли человек вернуться к нормальной жизни после длительного космического полета.Жизнь в невесомостиГлавные факторы риска в космосе — жесткое излучение, смертельное в больших дозах, и невесомость. На низкой околоземной орбите, где находится МКС, от радиации защищает магнитное поле Земли, а вот искусственную гравитацию создавать пока не научились.Многие космонавты, оказавшись на орбите, жалуются на ослабление аппетита, головокружение, головную боль, тошноту и дезориентацию. Это синдром космической адаптации, или космическая болезнь, через несколько дней все проходит. Но вот от деминерализации костей, мышечной атрофии, ухудшения зрения, нарушения кровообращения в невесомости так просто не избавиться.Космонавты теряют до полутора процентов костной массы в месяц, развивается остеопороз, снижается упругость костей. Слабеют мышцы, обеспечивающие плотное прилегание позвонков друг к другу, в результате рост человека увеличивается на три-пять сантиметров.На орбите ничего этого человек не ощущает. Проблемы возникают после возвращения на Землю. Гравитация «сплющивает» позвонки, вызывая боль, каждое движение дается с трудом. И чем дольше космонавт был в невесомости, тем труднее ему вернуться к привычной жизни. «Реабилитация — процесс длительный. Острый период — две, максимум три недели. Уже через семь-десять дней человек в состоянии жить дома, заниматься обычными делами, — говорит заместитель директора по науке Института медико-биологических проблем (ИМБП) РАН, кандидат медицинских наук, летчик-космонавт Олег Котов. — Когда организм полностью вернется к нормальному физиологическому состоянию — это очень индивидуально. В принципе, считается, что через полгода космонавт должен быть готов к следующему полету».Белки как индикаторы измененийЧто произойдет с организмом после нескольких лет в космосе, сможет ли человек полностью восстановиться, ученые пока не знают. Этой проблемой занимаются специалисты ИМБП РАН.На молекулярном уровне адаптация к любым внешним условиям сказывается прежде всего на составе синтезируемых белков. Их совокупность называют протеомом; область биологии, посвященная им, называется протеомикой.В лаборатории протеомики ИМБП РАН, которой руководит доктор медицинских наук, профессор Ирина Ларина, уже около пятнадцати лет изучают белки, содержащиеся в биологических жидкостях космонавтов: крови, моче, слюне, конденсате выдыхаемого воздуха. Зная, на что влияет тот или иной белок, можно определить, какие процессы затронуты. Исследователи надеются найти в цепочке преобразований молекулярные мишени — вещества, воздействуя на которые, удастся остановить разрушение костей и потерю мышечной массы.Методы протеомикиПротеомика возникла около двадцати лет назад, после того как расшифровали геном человека благодаря развитию современных аналитических технологий, прежде всего неразрушающей масс-спектрометрии.Масс-спектрометрия позволяет точно определять элементный или изотопный состав вещества, но в классическом варианте, требующем предварительного разложения на атомы, малопригодна для сложных молекул, таких, как белки. После полного разложения собрать их невозможно, а простой подсчет атомов ничего не дает.Ситуация изменилась, когда ученые научились разрезать белки на аминокислотные фрагменты — пептиды. Масс-спектрометр идентифицирует каждый из таких отрезков, а по их совокупности можно судить о конкретных белках. Но оставалась проблема определения количества: уровень различных белков в крови различается в миллиарды раз и нет универсальной методики, охватывающей весь диапазон. Решение нашли ученые Сколтеха во главе с членом-корреспондентом РАН, доктором физико-математических наук, профессором Евгением Николаевым. Они предложили синтезировать и добавлять в пробы в качестве стандарта пептиды, меченые стабильными изотопами.Используя этот метод, специалисты ИМБП РАН и Сколтеха уже несколько лет наблюдают за протеомом космонавтов не только до и после полета, но и во время их пребывания на орбите. В МКС капли крови сохраняют на специальной бумаге и при случае передают на Землю. В лаборатории, экстрагировав из образцов пептиды, определяют качественный состав протеома — до 800 белков в одном пятне, а потом и концентрацию тех белков, для которых есть меченые пептидные маркеры.Дело в адаптации»Вся эволюция животного мира на Земле происходила в гравитационном поле, наш организм не приспособлен к невесомости. Но пробыв более года в космосе, человек возвращается здоровым», — отмечает Ирина Ларина.Все дело в невероятной способности организма приспосабливаться. Заболевания возникают, когда не срабатывают защитные механизмы. «На Земле человеческий вид демонстрирует огромный адаптивный потенциал. Люди освоили все экологические ниши, климатические и высотные зоны. Поэтому мы считаем, что можно приспособиться и к повышенной или пониженной гравитации. Длительные полеты в космос это подтверждают», — подчеркивает профессор Ларина.Ученые надеялись найти на молекулярном уровне какой-то специфический механизм адаптирования к микрогравитации. Пока это не удалось. Похоже, такого механизма просто не существует.»Человек в своей эволюционной истории никогда не сталкивался с невесомостью, поэтому, скорее всего, и адаптации нет», — уточняет Евгений Николаев.»Болезнь» невесомостиПредположили, что, реагируя на невесомость, организм включает реакции, похожие на иммунный ответ.»Мы обнаружили, что это проявляется на уровне всех систем: мышечной, костной, сердечно-сосудистой, дыхательной, иммунной, выделительной. Похоже на преморбидное состояние, как говорят клиницисты, накануне болезни, — объясняет Ирина Ларина. — Мы увидели, что на молекулярном уровне изменения идут в иммунной системе, формируя провоспалительный ответ». Проанализировали 140 белков — индикаторов определенных заболеваний, для которых имелись меченые изотопами маркеры. Сравнивали показания до полета, сразу после приземления и через неделю. Большинство белков в течение недели пришли в норму, но 19 — нет. В том числе те, что активируются при диабете, сердечно-сосудистых заболеваниях или встрече с инфекцией.»Это было неожиданно. Наша интерпретация такая: попадав в необычные условия, организм чувствует дискомфорт и включает те защитные системы, которые ему известны, хотя напрямую это и не обусловлено отсутствием гравитации», — предполагает Николаев.Пока количественные исследования ограничивались белками, для которых есть маркеры. Как правило, это те, что связаны с известными заболеваниями. На самом деле спектр протеомных изменений намного шире. Например, в сухих пятнах крови ученые находят до тысячи измененных белков.В будущем планируют сделать изотопные стандарты для всех белков, реагирующих на невесомость. Это позволит не только глубже понять молекулярные процессы, но и выявить индивидуальные особенности у каждого космонавта, поскольку, как оказалось, у всех разный набор адаптивных реакций на невесомость. И это коренным образом отличается от того, что происходит при болезни.»Выходит, организм заинтересован не в том, чтобы всем системам дать сигнал. Видимо, для него важнее из разных реакций создать такую комбинацию, которая поддержит постоянство внутренней среды. Поэтому деятельность мозга и сердца, дыхание, сон, переваривание пищи, физическая работоспособность — все, что обеспечивает жизнедеятельность, в невесомости сохраняется», — указывает Ларина.Человек космическийПри микрогравитации гены синтезируют те же белки. Но затем, по мнению ученых, происходят химические изменения, и это зачастую влияет на функции. Так, установили, что многие белки на орбите принимают более окисленную форму.»Если какой-то белок до полета был окислен, например, в двух точках, то после — уже в десяти. Молекула та же, но структура другая, а значит, иначе работает. Задача белка — передать сигнал в клетки в том месте, куда принесла его кровь. Если же его свернуть по-другому, он или ничего не передаст, или передаст что-то другое», — рассуждает профессор Ларина. У человека, выросшего на Земле, биологические процессы после полета довольно быстро восстанавливаются, а вот что будет с теми, кто родится в космосе, ученые пока не знают.Эксперименты на крысах показали, что зачатие и беременность у млекопитающих в космосе проходят нормально. И рождаются здоровые детеныши. В видовом плане это те же самые крысы. Если их оставить в космосе, они дадут начало новым поколениям, рожденным в невесомости. Но на Землю или другую планету вряд ли смогут вернуться.Достаточно упомянуть всего один фактор. В невесомости кровь, как и все остальное, теряет вес. У рожденных в космосе животных сердце не обладает мускулатурой, необходимой для работы в условиях гравитации, сосуды очень тонкие.Поэтому, если когда-то человек отправится в долгое межпланетное путешествие и на борту космической станции сменится несколько поколений, это будет уже другой человек — космический.

https://ria.ru/20220406/poslanie-1781351315.html

https://ria.ru/20220329/mars-1780452833.html

https://ria. ru/20220330/solntse-1780690970.html

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2022

Владислав Стрекопытов

Владислав Стрекопытов

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

1920

1080

true

1920

1440

true

https://cdnn21.img.ria.ru/images/155942/91/1559429128_0:121:2569:2048_1920x0_80_0_0_946a6c926c8ad485f2fce1aeef7f5819.jpg

1920

1920

true

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og. xn--p1ai/awards/

Владислав Стрекопытов

космос — риа наука, биология, здоровье, международная космическая станция (мкс), сколковский институт науки и технологий, российская академия наук, институт медико-биологических проблем ран, генетика, космонавты

Наука, Космос — РИА Наука, биология, Здоровье, Международная космическая станция (МКС), Сколковский институт науки и технологий, Российская академия наук, Институт медико-биологических проблем РАН, генетика, космонавты

МОСКВА, 12 апр — РИА Новости, Владислав Стрекопытов. Биологические процессы в невесомости протекают не так, как на Земле. Организм включает внутренние адаптационные механизмы и перестраивается. Российские ученые попытались на молекулярном уровне разобраться, обратимы ли эти изменения и сможет ли человек вернуться к нормальной жизни после длительного космического полета.

Жизнь в невесомости

Главные факторы риска в космосе — жесткое излучение, смертельное в больших дозах, и невесомость. На низкой околоземной орбите, где находится МКС, от радиации защищает магнитное поле Земли, а вот искусственную гравитацию создавать пока не научились.

Многие космонавты, оказавшись на орбите, жалуются на ослабление аппетита, головокружение, головную боль, тошноту и дезориентацию. Это синдром космической адаптации, или космическая болезнь, через несколько дней все проходит. Но вот от деминерализации костей, мышечной атрофии, ухудшения зрения, нарушения кровообращения в невесомости так просто не избавиться.

Космонавты теряют до полутора процентов костной массы в месяц, развивается остеопороз, снижается упругость костей. Слабеют мышцы, обеспечивающие плотное прилегание позвонков друг к другу, в результате рост человека увеличивается на три-пять сантиметров.

На орбите ничего этого человек не ощущает. Проблемы возникают после возвращения на Землю. Гравитация «сплющивает» позвонки, вызывая боль, каждое движение дается с трудом. И чем дольше космонавт был в невесомости, тем труднее ему вернуться к привычной жизни.

«Реабилитация — процесс длительный. Острый период — две, максимум три недели. Уже через семь-десять дней человек в состоянии жить дома, заниматься обычными делами, — говорит заместитель директора по науке Института медико-биологических проблем (ИМБП) РАН, кандидат медицинских наук, летчик-космонавт Олег Котов. — Когда организм полностью вернется к нормальному физиологическому состоянию — это очень индивидуально. В принципе, считается, что через полгода космонавт должен быть готов к следующему полету».

© РИА Новости / Нина Зотина / Перейти в медиабанкГерой Российской Федерации, космонавт, заместитель директора по научной работе Института медико-биологических проблем РАН Олег Котов

Герой Российской Федерации, космонавт, заместитель директора по научной работе Института медико-биологических проблем РАН Олег Котов

Белки как индикаторы изменений

Что произойдет с организмом после нескольких лет в космосе, сможет ли человек полностью восстановиться, ученые пока не знают. Этой проблемой занимаются специалисты ИМБП РАН.

На молекулярном уровне адаптация к любым внешним условиям сказывается прежде всего на составе синтезируемых белков. Их совокупность называют протеомом; область биологии, посвященная им, называется протеомикой.

В лаборатории протеомики ИМБП РАН, которой руководит доктор медицинских наук, профессор Ирина Ларина, уже около пятнадцати лет изучают белки, содержащиеся в биологических жидкостях космонавтов: крови, моче, слюне, конденсате выдыхаемого воздуха.

Зная, на что влияет тот или иной белок, можно определить, какие процессы затронуты. Исследователи надеются найти в цепочке преобразований молекулярные мишени — вещества, воздействуя на которые, удастся остановить разрушение костей и потерю мышечной массы.

© Фото : ИМБП РАНЗаведующая лабораторией протеомики Института медико-биологических проблем РАН, доктор медицинских наук И. М. Ларина (слева внизу) с сотрудниками

© Фото : ИМБП РАН

Заведующая лабораторией протеомики Института медико-биологических проблем РАН, доктор медицинских наук И. М. Ларина (слева внизу) с сотрудниками

Методы протеомики

Протеомика возникла около двадцати лет назад, после того как расшифровали геном человека благодаря развитию современных аналитических технологий, прежде всего неразрушающей масс-спектрометрии.

Масс-спектрометрия позволяет точно определять элементный или изотопный состав вещества, но в классическом варианте, требующем предварительного разложения на атомы, малопригодна для сложных молекул, таких, как белки. После полного разложения собрать их невозможно, а простой подсчет атомов ничего не дает.

Ситуация изменилась, когда ученые научились разрезать белки на аминокислотные фрагменты — пептиды. Масс-спектрометр идентифицирует каждый из таких отрезков, а по их совокупности можно судить о конкретных белках. Но оставалась проблема определения количества: уровень различных белков в крови различается в миллиарды раз и нет универсальной методики, охватывающей весь диапазон.

Решение нашли ученые Сколтеха во главе с членом-корреспондентом РАН, доктором физико-математических наук, профессором Евгением Николаевым. Они предложили синтезировать и добавлять в пробы в качестве стандарта пептиды, меченые стабильными изотопами.

Используя этот метод, специалисты ИМБП РАН и Сколтеха уже несколько лет наблюдают за протеомом космонавтов не только до и после полета, но и во время их пребывания на орбите. В МКС капли крови сохраняют на специальной бумаге и при случае передают на Землю. В лаборатории, экстрагировав из образцов пептиды, определяют качественный состав протеома — до 800 белков в одном пятне, а потом и концентрацию тех белков, для которых есть меченые пептидные маркеры.

Заведующий лабораторией масс-спектрометрии Сколтеха, член-корреспондент РАН, профессор Евгений Николаев

Дело в адаптации

«Вся эволюция животного мира на Земле происходила в гравитационном поле, наш организм не приспособлен к невесомости. Но пробыв более года в космосе, человек возвращается здоровым», — отмечает Ирина Ларина.

Все дело в невероятной способности организма приспосабливаться. Заболевания возникают, когда не срабатывают защитные механизмы.

«На Земле человеческий вид демонстрирует огромный адаптивный потенциал. Люди освоили все экологические ниши, климатические и высотные зоны. Поэтому мы считаем, что можно приспособиться и к повышенной или пониженной гравитации. Длительные полеты в космос это подтверждают», — подчеркивает профессор Ларина.

Ученые надеялись найти на молекулярном уровне какой-то специфический механизм адаптирования к микрогравитации. Пока это не удалось. Похоже, такого механизма просто не существует.

«Человек в своей эволюционной истории никогда не сталкивался с невесомостью, поэтому, скорее всего, и адаптации нет», — уточняет Евгений Николаев.

6 апреля, 08:00Наука

«Готово к отправке»: что содержит новое послание для инопланетян

«Болезнь» невесомости

Предположили, что, реагируя на невесомость, организм включает реакции, похожие на иммунный ответ.

«Мы обнаружили, что это проявляется на уровне всех систем: мышечной, костной, сердечно-сосудистой, дыхательной, иммунной, выделительной. Похоже на преморбидное состояние, как говорят клиницисты, накануне болезни, — объясняет Ирина Ларина. — Мы увидели, что на молекулярном уровне изменения идут в иммунной системе, формируя провоспалительный ответ».

Проанализировали 140 белков — индикаторов определенных заболеваний, для которых имелись меченые изотопами маркеры. Сравнивали показания до полета, сразу после приземления и через неделю. Большинство белков в течение недели пришли в норму, но 19 — нет. В том числе те, что активируются при диабете, сердечно-сосудистых заболеваниях или встрече с инфекцией.

«Это было неожиданно. Наша интерпретация такая: попадав в необычные условия, организм чувствует дискомфорт и включает те защитные системы, которые ему известны, хотя напрямую это и не обусловлено отсутствием гравитации», — предполагает Николаев.

Пока количественные исследования ограничивались белками, для которых есть маркеры. Как правило, это те, что связаны с известными заболеваниями. На самом деле спектр протеомных изменений намного шире. Например, в сухих пятнах крови ученые находят до тысячи измененных белков.

29 марта, 08:00Наука

Ученые придумали корабль для быстрых межпланетных перелетов

В будущем планируют сделать изотопные стандарты для всех белков, реагирующих на невесомость. Это позволит не только глубже понять молекулярные процессы, но и выявить индивидуальные особенности у каждого космонавта, поскольку, как оказалось, у всех разный набор адаптивных реакций на невесомость. И это коренным образом отличается от того, что происходит при болезни.

«Выходит, организм заинтересован не в том, чтобы всем системам дать сигнал. Видимо, для него важнее из разных реакций создать такую комбинацию, которая поддержит постоянство внутренней среды. Поэтому деятельность мозга и сердца, дыхание, сон, переваривание пищи, физическая работоспособность — все, что обеспечивает жизнедеятельность, в невесомости сохраняется», — указывает Ларина.

Человек космический

При микрогравитации гены синтезируют те же белки. Но затем, по мнению ученых, происходят химические изменения, и это зачастую влияет на функции. Так, установили, что многие белки на орбите принимают более окисленную форму.

«Если какой-то белок до полета был окислен, например, в двух точках, то после — уже в десяти. Молекула та же, но структура другая, а значит, иначе работает. Задача белка — передать сигнал в клетки в том месте, куда принесла его кровь. Если же его свернуть по-другому, он или ничего не передаст, или передаст что-то другое», — рассуждает профессор Ларина.

У человека, выросшего на Земле, биологические процессы после полета довольно быстро восстанавливаются, а вот что будет с теми, кто родится в космосе, ученые пока не знают.

Эксперименты на крысах показали, что зачатие и беременность у млекопитающих в космосе проходят нормально. И рождаются здоровые детеныши. В видовом плане это те же самые крысы. Если их оставить в космосе, они дадут начало новым поколениям, рожденным в невесомости. Но на Землю или другую планету вряд ли смогут вернуться.

Достаточно упомянуть всего один фактор. В невесомости кровь, как и все остальное, теряет вес. У рожденных в космосе животных сердце не обладает мускулатурой, необходимой для работы в условиях гравитации, сосуды очень тонкие.

Поэтому, если когда-то человек отправится в долгое межпланетное путешествие и на борту космической станции сменится несколько поколений, это будет уже другой человек — космический.

30 марта, 08:00Наука

Нарушают законы физики. На Солнце обнаружили загадочные волны

Наука о Земле и космосе на благо человечества

В эти выходные, посвященные Дню Земли 2017 года, пройдет Марш науки. Общая тема Марша — «Наука имеет важное значение», и это применимо также и ко Дню Земли. Может показаться, что с нашими растущими городами, кондиционированием воздуха, современной инфраструктурой и энергетическими удобствами мы можем быть более изолированными от окружающей среды и менее зависимыми от Земли, чем наши предки, но верно обратное: мы более тесно связаны, чем наши предки. когда-либо прежде. Многие аспекты современного общества в решающей степени зависят от обширных данных в реальном времени и сложных моделей обо всех аспектах нашей планеты и ее космической среды. Рост населения и развитие истощают природные ресурсы и все больше изменяют землю, экосистемы, атмосферу, ледяные щиты, реки и океаны в глобальном масштабе. Глобализация делает наши общества, в том числе наиболее развитые, более чувствительными к потрясениям. Эти взаимозависимости делают исследования в области наук о Земле и космосе критически важными для общества.

Сборник эссе и других недавних специальных сборников журналов Американского геофизического союза иллюстрирует, прославляет и освещает эти глубокие связи. В этом сборнике возникают три широкие и в целом недооцененные темы. Эти темы имеют важное значение в контексте недавних политических событий в США и других странах.

Первая тема заключается в том, что представление о том, что «фундаментальные» или «движимые любопытством» исследования отличаются от «прикладных» исследований, становится все более анахронизмом. Большинство передовых исследований, проводимых учеными Земли и космоса, имеют прямое отношение к обществу. Эта актуальность не нова, но она более обширна и тесно связана, чем в прошлом. Геологические исследования долгое время вносили ключевой вклад в разведку энергетических и полезных ископаемых. Но исследования, вызванные любопытством к тому, как устроена Земля, также привели к важным открытиям ресурсов. Например, глубоководное бурение для улучшения понимания океанской коры и отложений в Мексиканском заливе в конце XIX в.60-е годы привели к открытию огромных запасов нефти.

Сегодня связи шире. Предприятия, общества и экономики, работающие в масштабах от локального до глобального, критически зависят от данных о нашей планете в режиме реального времени, причем все чаще в очень мелких пространственных и временных масштабах. В свою очередь, эти данные служат основой для улучшенных моделей, которые одновременно решают новые исследовательские вопросы и предоставляют оперативные данные и прогнозы для принятия общественных решений, от правительств до отдельных фермеров и грузоотправителей. Примеров предостаточно. Подробное картографирование океанских течений в режиме реального времени помогает нам понять, как смешиваются океаны, напрямую помогая компаниям экономить топливо при морских перевозках, торговле, рыбалке и отдыхе. Понимание тонких изменений во вращении Земли говорит нам о земном ядре и истории, а также улучшает сигналы GPS, на которые мы все больше полагаемся. Огромное количество глобальных данных большого разнообразия, в том числе от гражданской науки, а также исследований в области численных методов и статистики, необходимо для предоставления еще более точных прогнозов погоды и водоснабжения, приносящих большие экономические выгоды и защищающих людей, сельскохозяйственные культуры и экосистемы. Наблюдения за солнцем и нашей ближней космической средой используются для защиты наших электрических сетей, спутников и пассажиров самолетов, а также для повышения точности сигналов GPS. Тестирование датчиков на других планетах улучшило или привело к созданию новых спутников, которые предоставляют ключевые данные о Земле. А данные науки о Земле и космосе дают важную информацию для решения многих проблем со здоровьем, от загрязнения воздуха до человеческих и сельскохозяйственных пандемий.

Вторая тема заключается в том, что эти нынешние возможности были разработаны и в значительной степени зависят от международного сотрудничества, сотрудничества и финансирования. В этом сотрудничестве, конечно, участвуют ученые, но в нем также участвуют правительства и бизнес. Глобальные данные для глобальной экономики требуют глобальных исследований и усилий по сбору данных, которые требуют глобального сотрудничества и разделения затрат. Кроме того, ясно, что для понимания местной погоды требуются обширные глобальные данные; На снегопад в Сьерра-Неваде влияет пыль, уносимая в атмосферу из Азии и Африки. Понимание хода одного извержения вулкана или землетрясения улучшает понимание следующего извержения в любой точке мира. Расходы на исследования и инфраструктуру, включая спутники, все чаще распределяются по всему миру. Экономика США, как и любой другой страны, получает огромную выгоду от этого глобального сотрудничества в области исследований и совместного финансирования наблюдений за Землей. Это сотрудничество необходимо для поддержания и расширения наших глобальных усилий по наблюдению, а также экономических преимуществ и преимуществ в области безопасности, которые оно обеспечивает.

Третья тема, уже представленная, — это включение обширных данных, полученных в результате мониторинга всех частей процессов на Земле и ее окружающей среды (настоящих и прошлых), в сложные модели, которые используются как для понимания процессов на Земле, так и для принятия важных решений в обществе. Это понимание регулярно включается в инженерные модели, используемые для снижения опасностей или проектирования более совершенных конструкций. Кроме того, такие модели предоставляют прогнозы погоды, помогают прогнозировать водоснабжение и береговую эрозию, готовят города и регионы к стихийным бедствиям и изменению климата, а также помогают координировать меры реагирования на стихийные бедствия в режиме реального времени. Усовершенствования этих моделей зависят от глобальных данных, включая данные, сбор которых изначально был мотивирован научными исследованиями.

Несмотря на то, что за несколько десятилетий был достигнут значительный прогресс в использовании исследований в области наук о Земле и космосе на благо человечества, сборник эссе также освещает многие области, в которых возможен и необходим дальнейший прогресс. К ним относятся новые приложения, ограничение неопределенности и улучшение моделей и прогнозов. Авторы этих эссе также обсуждают, как земные и космические ученые могут лучше сообщать о том, что мы знаем и чего не знаем, и где дальнейшие улучшения находятся в пределах досягаемости. Земной комплекс и стремление к более эффективному пониманию и общению сильны.

Возникли две критические угрозы социальным благам, обеспечиваемым наукой о Земле и космосе. Во-первых, во всем мире усиливаются националистические тенденции, которые угрожают международному сотрудничеству, которое способствовало развитию глобальных исследований, финансирования и сбора данных. Наше понимание земных процессов и текущих глобальных возможностей, а также экономических и социальных выгод, развилось непосредственно потому, что ученым и студентам было разрешено взаимодействовать на международном уровне, проводить исследования по всему миру, совместно использовать глобальные платформы наблюдения, обеспечивать временные и постоянные должности в других странах и посещать международные конференции. Ограничение этого обмена нанесет прямой ущерб существующим возможностям и ограничит будущие научные достижения. Поскольку это международное сотрудничество имеет решающее значение для понимания Земли как системы, науки о Земле и космосе особенно уязвимы для таких ограничений.

Вторая угроза заключается в предложении о сокращении финансирования крупных научных агентств в США и других странах. Эти сокращения нанесут наибольший вред в двух важнейших областях: сборе и интерпретации важных данных, а также обучении и привлечении новых ученых. Инфраструктура, поддерживающая научные данные, особенно касающиеся нашей планеты, является хрупкой и нуждается в новой поддержке для долгосрочного сохранения и подключения, а также более широкой доступности данных и обмена ими, учитывая их важнейшую экономическую и научную роль. Нам нужны более качественные и систематические данные о нашем воздействии на окружающую среду, а не меньше. Вместо этого агентства США сталкиваются с перспективой существенных сокращений, стимулируя усилия по «сохранению данных». Как отметил Гарольд Вармус, комментируя предлагаемые сокращения бюджета NIH, сокращения, вероятно, больше всего коснутся самых молодых амбициозных ученых. Предлагаемые сокращения посылают сигнал о том, что эти рабочие места не ценятся и что ресурсы, необходимые для поддержки как долгосрочного сбора данных, так и обучения следующего поколения ученых, не гарантированы.

День Земли и Марш науки отмечают все более ценную пользу исследований Земли и космоса для общества. Это также возможность оценить, как эти воздействия коренятся в очень глубоком понимании нашей планеты и ее прошлого, настоящего и будущего. Эту связь между наукой и обществом можно и нужно сделать еще крепче, для еще большей пользы человечества.

— Брукс Хэнсон, директор по публикациям, AGU; электронная почта: bhanson@agu. org; Дженни Ланн, помощник директора по публикациям, AGU; Бен ван дер Плюйм , Главный редактор, Будущее Земли; Джон Оркатт , Главный редактор , Науки о Земле и космосе; Рита Колвелл , Главный редактор , GeoHealth; Susan Trumbore , Главный редактор , Global Biogeochemical Cycles; Торстен В. Беккер , Главный редактор , G-Cubed; Ной Диффенбо , Главный редактор , Письма о геофизических исследованиях; Роберт Пинкус , Главный редактор , ДЖЕЙМС; Майк Лиемон , Главный редактор , JGR: Space Physics; Ури тен Бринк , Главный редактор , JGR: Solid Earth; Питер Брюэр , Главный редактор , JGR: Oceans; Минхуа Чжан , Главный редактор , JGR: Атмосфера; Стивен А. Хаук II , Главный редактор , JGR: Planets; Брин Хаббард , Главный редактор , JGR: Поверхность Земли; Мигель Гони , Главный редактор , JGR: Биогеонауки; Эллен Томас , Главный редактор , Палеоокеанография; Филип Уилкинсон , Главный редактор , Radio Science; Марк Молдвин , Главный редактор , Обзоры геофизики; Делорес Дж. Книпп , Главный редактор , Космическая погода; Джон Гейссман , Главный редактор , Тектоника; и   Мартин Кларк , Главный редактор , Water Resources Research

Цитирование:

Хэнсон, Б., Дж. Ланн, Б. ван дер Плюйм, Дж. Оркатт, Р. Р. Колвелл, С. Трамбор, Т. В. Беккер, Н. Диффенбо, Р. Пинкус , М. Лимон, У. тен Бринк, П. Брюэр, М. Чжан, С. А. Хаук II, Б. Хаббард, М. Гони, Э. Томас, П. Уилкинсон, М. Молдвин, Д. Дж. Книпп, Дж. Гейссман и М. Кларк (2017), Наука о Земле и космосе на благо человечества, Eos, 98 , https://doi.org/10.1029/2018EO071991. Опубликовано 20 апреля 2017 г.

Текст © 2017. Авторы. CC BY-NC-ND 3.0
Если не указано иное, изображения защищены авторским правом. Любое повторное использование без явного разрешения владельца авторских прав запрещено.

Роботы против людей: кто должен исследовать космос?

Перед Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства стоит трудная задача. Он должен убедить налогоплательщиков США в том, что космическая наука стоит 16,25 млрд долларов в год. Для достижения этой цели агентство проводит обширную работу по связям с общественностью, аналогичную маркетинговым кампаниям крупнейших корпораций Америки. НАСА усвоило ценный урок маркетинга в 21 веке: для продвижения своих программ оно должно предоставлять занимательные визуальные эффекты и истории с убедительными человеческими персонажами. По этой причине НАСА выпускает постоянный поток пресс-релизов и изображений из своей программы пилотируемых космических полетов.

Каждый запуск космического челнока — событие для СМИ. НАСА представляет своих астронавтов как готовых героев, даже если их достижения в космосе уже не новаторские. Возможно, лучшим примером мастерства НАСА в области связей с общественностью было участие Джона Гленна, первого американца, вышедшего на орбиту Земли, в миссии шаттла STS-95 в 1998 году. Возвращение Гленна в космос в возрасте 77 лет сделало STS-95 самой популярной миссией со времен высадки Аполлона на Луну. НАСА утверждало, что Гленн занимался наукой — он служил подопытным кроликом в различных медицинских экспериментах, — но было ясно, что главным преимуществом полета Гленна на космическом челноке была реклама, а не научное открытие.

НАСА по-прежнему проводит первоклассные исследования в космосе, но это делают беспилотные зонды, а не астронавты. В последние годы марсоход Pathfinder исследовал поверхность Марса, а космический корабль Galileo обследовал Юпитер и его спутники. Космический телескоп Хаббл и другие орбитальные обсерватории возвращают фотографии первых моментов творения. Но роботы не герои. Никто не устраивает парад телеграфной ленты для телескопа. Космические полеты человека предоставляют истории, которые НАСА использует для продажи своих программ населению. И это главная причина, по которой НАСА тратит почти четверть своего бюджета на запуски шаттлов примерно полдюжины раз в год.

Космическое агентство теперь обременено Международной космической станцией, бюджетной «лабораторией» на орбите Земли. НАСА заявляет, что станция обеспечивает платформу для космических исследований и помогает определить, как люди могут безопасно жить и работать в космосе. Эти знания можно было бы использовать для планирования пилотируемой миссии на Марс или строительства базы на Луне. Но эти оправдания для станции по большей части мифы. Вот факты, простые как картошка: Международная космическая станция не является платформой для передовой науки. Беспилотные зонды могут исследовать Марс и другие планеты дешевле и эффективнее, чем пилотируемые миссии. И лунная колония была бы глупой судьбой.

Миф о науке

В 1990 ГОДУ Американское физическое общество, объединяющее 41 000 физиков, рассмотрело эксперименты, запланированные для Международной космической станции. Многие исследования включали изучение материалов и механики жидкости в условиях микрогравитации на станции. Другие предложенные эксперименты были сосредоточены на выращивании кристаллов белка и клеточных культур на станции. Однако физическое общество пришло к выводу, что эти эксперименты не дадут достаточно полезных научных знаний, чтобы оправдать строительство станции. Тринадцать других научных организаций, включая Американское химическое общество и Американскую кристаллографическую ассоциацию, пришли к такому же выводу.

С тех пор станция была перепроектирована, и список запланированных экспериментов изменился, но исследовательское сообщество по-прежнему решительно против. На сегодняшний день не менее 20 научных организаций со всего мира определили, что эксперименты на космических станциях в соответствующих областях являются пустой тратой времени и денег. Все эти группы рекомендовали вместо этого заниматься космической наукой с помощью роботизированных и телескопических миссий.

Эти ученые имеют разные причины для своего неодобрения. Для исследователей в области материаловедения станция — просто слишком нестабильная платформа. Вибрации, вызванные движениями космонавтов и механизмов, мешают чувствительным экспериментам. Те же вибрации мешают астрономам наблюдать за небом, а геологам и климатологам — изучать поверхность Земли так же хорошо, как они могли бы это делать с помощью беспилотных спутников. Облако газов, выбрасываемых со станции, мешает проведению в космосе экспериментов, требующих околовакуумных условий. И, наконец, станция вращается на высоте всего 400 километров (250 миль) над головой, путешествуя по области космоса, которая уже широко изучена.

Несмотря на неодобрение научного сообщества, НАСА продолжило эксперименты на космической станции. Агентство с особым энтузиазмом занимается изучением роста белковых кристаллов в условиях микрогравитации; НАСА утверждает, что исследования могут стимулировать разработку лучших лекарств. Но Американское общество клеточной биологии прямо призвало к отмене программы кристаллографии. Группа обзора общества пришла к выводу, что предложенные эксперименты вряд ли внесут серьезный вклад в изучение структуры белка.

Миф об экономической выгоде

ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ КОСМИЧЕСКИЙ ЛАМП чрезвычайно дорог. Один полет космического корабля стоит около 450 миллионов долларов. Грузовой отсек шаттла может выводить на орбиту до 23 000 кг (51 000 фунтов) полезной нагрузки и возвращать на Землю 14 500 кг. Предположим, НАСА загрузило грузовой отсек шаттла конфетти перед запуском в космос. Даже если бы каждый килограмм конфетти во время путешествия чудесным образом превратился в килограмм золота, миссия все равно потеряла бы 80 миллионов долларов.

Та же жалкая экономика применима и к Международной космической станции. За свою историю станция претерпела пять крупных модернизаций и отстала от графика на 11 лет. НАСА потратило более чем в три раза больше 8 миллиардов долларов, чем предполагалось в целом по первоначальному проекту.

НАСА надеялось, что космическое производство на станции частично компенсирует эти расходы. Теоретически среда микрогравитации может позволить производить определенные фармацевтические препараты и полупроводники, которые будут иметь преимущества перед аналогичными продуктами, производимыми на Земле. Но высокая цена отправки чего-либо на станцию ​​отговорила большинство компаний даже от изучения этой идеи.

До сих пор единственным экономическим бенефициаром станции была Россия, один из партнеров Америки по проекту. НАСА выплатило Российскому космическому агентству 660 миллионов долларов в течение четырех лет, чтобы оно могло завершить строительство ключевых модулей станции. Деньги были необходимы, чтобы компенсировать средства, которые русские не могли предоставить из-за экономического коллапса в их стране. Конгрессмен США Джеймс Сенсенбреннер из Висконсина, который входит в комитет Палаты представителей по науке, с горечью назвал вливание наличных «деньгами для спасения» России.

А как насчет долгосрочных экономических выгод? НАСА утверждает, что конечная цель космической станции — служить трамплином для пилотируемой миссии на Марс. Такая миссия, вероятно, будет стоить не меньше, чем станция; даже самые оптимистичные эксперты подсчитали, что отправка астронавтов на Красную планету обошлась бы в десятки миллиардов долларов. Другие оценки достигают $1 трлн. Единственная правдоподобная экономическая выгода от марсианской миссии будет заключаться в виде побочных доходов технологий, а история показала, что такие побочные выгоды — плохое оправдание для крупных космических проектов.

В январе 1993 года НАСА выпустило внутреннее исследование, в котором изучались побочные эффекты технологий предыдущих миссий. Согласно исследованию, «репутация НАСА в области передачи технологий основана на некоторых известных примерах, в том числе на липучке, Tang и Teflon. Вопреки распространенному мнению, НАСА не создало ничего из этого». В отчете сделан вывод о том, что за предыдущие три десятилетия в НАСА было очень мало успехов в передаче технологий.

Миф о судьбе

ПРИШЛО ВРЕМЯ перейти к личному. Когда мне было семь лет, у меня на стене в спальне висел плакат с изображением астронавтов Аполлона. Мои герои бесстрашно прошлись по Луне и вернулись домой в крылатой славе. Из-за них Вселенная казалась немного меньше; они заставили мои глаза открыться немного шире. Я был уверен, что однажды пойду по их стопам и отправлюсь на Марс.

Итак, что случилось? Я летал на Марс трижды — дважды с посадочными модулями «Викинг» в конце 1970-х, а затем с миссией «Марс Патфайндер» в июле 1997 года. Я был не один: миллионы людей присоединились ко мне в первых рядах, чтобы посмотреть, как прочный марсоход «Соджорнер» «Патфайндер» карабкается на землю. над марсианским пейзажем. Я также путешествовал к спутникам Юпитера на космическом корабле «Галилео» и видел намеки на жидкий океан на Европе. В 2004 году я отправился к Сатурну с зондом «Кассини» и получил крупный план колец планеты.

В последние годы возможности беспилотных космических аппаратов значительно расширились. Программа Discovery НАСА поощряет разработку компактных и экономичных зондов, которые могут выполнять точные измерения и передавать высококачественные изображения. Mars Pathfinder, например, вернул сокровищницу данных и изображений всего за 265 миллионов долларов. А программа НАСА «Новое тысячелетие» тестирует передовые технологии, такие как микроспутники и инерциальные компасы.

Роботизированные космические корабли по-прежнему нуждаются в человеческом управлении, конечно, от ученых и инженеров в диспетчерских на Земле. В отличие от астронавтов, диспетчеры миссий обычно не упоминаются в прессе. Но если бы исследователи Льюис и Кларк были живы сегодня, они бы сидели там. Им неинтересно тратить дни на закручивание болтов на космической станции.

Строить пилотируемую базу на Луне еще меньше смысла. Беспилотные космические аппараты могут довольно эффективно изучать Луну, как показал зонд Lunar Prospector. Нам не суждено построить лунную колонию, как и ходить по рукам.

Что дальше?

В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ НАСА, похоже, намерено поддерживать свою программу пилотируемых космических полетов любой ценой. Но в следующем десятилетии космическое агентство может обнаружить, что ему не нужны человеческие персонажи, чтобы рассказывать убедительные истории. Mars Pathfinder доказал, что беспилотная миссия может волновать публику не меньше, чем полет на шаттле. Веб-сайт Pathfinder посетило 720 миллионов человек за год. Может быть, роботы все-таки могут быть героями.

Вместо плакатов с космонавтами дети теперь играют с игрушечными моделями марсоходов. Следующее поколение космических авантюристов растет со знанием того, что можно посетить другую планету, не садясь на космический корабль. Через десятилетия, когда эти дети вырастут, некоторые из них возглавят следующие великие исследования Солнечной системы. Сидя в тихих контрольных комнатах, они отправят инструкции удаленным зондам и внесут последние коррективы, которые направят нас к звездам.

C Отношение к пилотируемым космическим полетам исходит из многих источников. Некоторые указывают на высокую стоимость пилотируемых миссий. Они утверждают, что у Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства есть полный список задач, которые необходимо выполнить, и что пилотируемые космические полеты истощают средства для более важных миссий. Другие критики ставят под сомнение научную ценность отправки людей в космос. Их аргумент состоит в том, что полет человека в космос — это дорогостоящий «трюк» и что научные цели могут быть более легко и удовлетворительно достигнуты с помощью роботизированного космического корабля.

Но реальный опыт космонавтов и космонавтов за последние 47 лет убедительно показал заслуги людей как покорителей космоса. Человеческий потенциал необходим в космосе для установки и обслуживания сложных научных приборов и проведения полевых исследований. Эти задачи используют человеческую гибкость, опыт и суждение. Они требуют навыков, которые вряд ли будут автоматизированы в обозримом будущем. Программа чисто роботизированных исследований недостаточна для решения важных научных вопросов, которые делают планеты достойными детального изучения.

Многие научные инструменты, отправленные в космос, требуют тщательной установки и настройки для правильной работы. Астронавты успешно развернули инструменты на околоземной орбите, например, космический телескоп Хаббл, и на поверхности Луны. В случае с космическим телескопом ремонт изначально неисправного прибора и его дальнейшее техническое обслуживание умело выполнялись экипажами космических челноков, выполнявших миссии по обслуживанию. С 1969 по 1972 год астронавты Аполлона тщательно устанавливали и согласовывали различные эксперименты на лунной поверхности, которые предоставили ученым подробную картину недр Луны путем измерения сейсмической активности и теплового потока. Эти эксперименты работали безупречно в течение восьми лет, пока не были остановлены в 1919 году.77 по финансовым, а не техническим причинам.

Были разработаны сложные роботизированные методы, позволяющие дистанционно размещать инструменты на планетах или лунах. Например, наземные марсоходы могли бы предположительно установить сеть сейсмических мониторов. Но эти методы еще предстоит продемонстрировать в реальных космических операциях. Очень чувствительные инструменты не могут выдержать грубого обращения с роботами. Таким образом, автоматически развернутые версии таких сетей, скорее всего, будут иметь более низкую чувствительность и возможности, чем их аналоги, развернутые человеком.

Ценность людей в космосе становится еще более очевидной, когда ломается сложное оборудование. В ряде случаев астронавтам удавалось ремонтировать аппаратное обеспечение в космосе, спасая миссии и ценные научные данные, которые они производят. Когда Skylab был запущен в 1973 году, теплозащитный экран лаборатории был сорван, а одна из ее солнечных панелей была потеряна. Другая солнечная панель, привязанная к лаборатории стяжками, не освобождалась. Но первый экипаж Скайлэба — астронавты Пит Конрад, Джо Кервин и Пол Вайц — установили новый тепловой экран и развернули закрепленную солнечную панель. Их героические усилия спасли не только миссию, но и всю программу Skylab.

Конечно, некоторые неисправности слишком серьезны, чтобы их можно было отремонтировать в космосе, например, повреждение, вызванное взрывом кислородного баллона на космическом корабле Apollo 13 в 1970 году. Но в большинстве случаев, когда оборудование космического корабля выходит из строя, космонавты могут анализировать проблему, принимать решения на месте и предлагать инновационные решения. Машины способны к ограниченному самовосстановлению, обычно путем переключения на резервные системы, которые могут выполнять те же задачи, что и поврежденное оборудование, но они не обладают такой гибкостью, как люди. Машины могут быть разработаны для решения ожидаемых проблем, но пока только люди продемонстрировали способность справляться с непредвиденными трудностями.

Космонавты как полевые ученые

РАЗВЕДКА состоит из двух этапов: разведки и полевых исследований. Цель разведки — получить широкое представление о составе, процессах и истории данного региона или планеты. Вопросы, задаваемые на этапе рекогносцировки, обычно носят общий характер — например, что там? Примерами геологической разведки являются орбитальный космический корабль, картографирующий поверхность планеты, и автоматический посадочный модуль, измеряющий химический состав почвы планеты.

Цели полевых исследований более амбициозны. Цель состоит в том, чтобы понять планетарные процессы и истории в деталях. Это требует наблюдения в полевых условиях, создания концептуальной модели, а также формулирования и проверки гипотез. Повторные посещения должны быть совершены в одном и том же географическом месте. Полевое исследование — это неограниченная, непрерывная деятельность; некоторые полевые участки на Земле непрерывно изучаются более 100 лет и до сих пор дают ученым новые важные идеи. Полевое исследование — это не просто сбор данных: оно требует руководящего присутствия человеческого интеллекта. Нужны люди на местах, чтобы анализировать избыточные данные и определять, что следует собирать, а что следует игнорировать.

Переход от разведки к полевым исследованиям нечеткий. В любом исследовании разведка доминирует на самых ранних этапах. Поскольку разведка основана на общих вопросах и простых целенаправленных задачах, она лучше всего подходит для роботов. Беспилотные орбитальные аппараты могут предоставить общую информацию об атмосфере, особенностях поверхности и магнитных полях планеты. Роверы могут пересекать поверхность планеты, проверяя физические и химические свойства почвы и собирая образцы для возвращения на Землю.

Но полевые исследования сложны, интерпретируемы и длительны. Метод решения научной головоломки часто не очевиден сразу, но должен быть сформулирован, применен и изменен в ходе исследования. Что наиболее важно, полевые исследования почти всегда связаны с обнаружением неожиданного. Неожиданное открытие может побудить ученых принять новые методы исследования или провести другие наблюдения. Но беспилотный зонд на далекой планете нельзя переделать для наблюдения за неожиданными явлениями. Хотя роботы могут собирать значительные объемы данных, для проведения научных исследований в космосе требуется ученых .

Это правда, что миссии роботов намного дешевле, чем миссии людей; Я утверждаю, что они также гораздо менее способны. Беспилотные космические аппараты «Луна-16», «20» и «24», запущенные Советским Союзом в 1970-х годах, часто хвалят за то, что они доставляют образцы грунта с Луны по низкой цене. Но результаты этих миссий практически непонятны без парадигмы, представленной результатами пилотируемой программы «Аполлон». Во время миссий «Аполлон» астронавты с геологической подготовкой смогли выбрать наиболее репрезентативные образцы данной местности, распознать интересные или экзотические породы и действовать в соответствии с такими открытиями. Напротив, образцы Луны были собраны роботизированными зондами без разбора. Мы понимаем геологический состав и структуру каждого участка Аполлона гораздо более подробно, чем у участков Луны.

В качестве более свежего примера рассмотрим миссию Mars Pathfinder, которая широко рекламировалась как очень успешная. Хотя Pathfinder обнаружил необычный, богатый кремнеземом тип породы, из-за ограничений зонда мы не знаем, представляет ли этот состав изверженную породу, импактную брекчию или осадочную породу. Каждый способ происхождения будет иметь совершенно разные последствия для истории Марса. Поскольку геологический контекст образца неизвестен, открытие имеет незначительную научную ценность. Квалифицированный геолог мог бы провести идентификацию породы в полевых условиях за несколько минут, предоставив контекст для последующего химического анализа и значительно увеличив научную отдачу.

Исследование космоса с помощью дистанционного управления

ЧЕЛОВЕЧЕСКАЯ ЛОВКОСТЬ и интеллект — основные требования к полевым исследованиям. Но действительно ли требуется физическое присутствие людей? Телеприсутствие — удаленная проекция человеческих способностей в машину — может позволить проводить полевые исследования на других планетах без опасностей и логистических проблем, связанных с полетом человека в космос. В телеприсутствии движения человека-оператора на Земле электронным образом передаются роботу, который может воспроизводить движения на поверхности другой планеты. Визуальная и тактильная информация от датчиков робота дает человеку-оператору ощущение присутствия на поверхности планеты, «внутри» робота. В качестве бонуса суррогатному роботу можно придать повышенную силу, выносливость и сенсорные возможности.

Если телеприсутствие — такая замечательная идея, зачем нам нужны люди в космосе? Во-первых, технология пока недоступна. Зрение является наиболее важным органом чувств, используемым в полевых исследованиях, и ни одна система визуализации в реальном времени, разработанная на сегодняшний день, не может сравниться с человеческим зрением, которое обеспечивает в 20 раз большее разрешение, чем видеоэкран. Но самое серьезное препятствие для систем телепрезентации не технологическое, а психологическое. Процесс, который ученые используют для проведения исследований в полевых условиях, плохо изучен, и невозможно смоделировать то, что не изучено.

Наконец, существует критическая проблема временной задержки. В идеале телеприсутствие требует минимальных задержек между командой оператора роботу, выполнением команды и наблюдением эффекта. Расстояния в космосе настолько огромны, что мгновенная реакция невозможна. Сигналу потребуется 2,6 секунды, чтобы совершить кругосветное путешествие между Землей и ее Луной. Задержка туда и обратно между Землей и Марсом может достигать 40 минут, что делает настоящее телеприсутствие невозможным. Роботизированные марсианские зонды должны полагаться на громоздкий интерфейс, который заставляет оператора больше заниматься физическими манипуляциями, чем исследованием.

Роботы и люди как партнеры

В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ НАСА занимается строительством Международной космической станции. Однако станция не является пунктом назначения; это место, где можно научиться путешествовать дальше. Хотя там будут проводиться некоторые научные исследования, настоящая ценность станции будет заключаться в том, чтобы научить астронавтов жить и работать в космосе. Астронавты должны освоить процесс сборки на орбите, чтобы они могли создавать сложные транспортные средства, необходимые для межпланетных полетов. В ближайшие десятилетия Луна также окажется полезной в качестве лаборатории и испытательного полигона. Астронавты на лунной базе могли бы управлять обсерваториями и изучать местную геологию в поисках ключей к истории Солнечной системы. Они также могли бы использовать телеприсутствие, чтобы исследовать негостеприимную среду Луны и научиться сочетать деятельность человека и роботов для достижения своих научных целей.

Мотивы исследования эмоциональны и логичны. Желание прощупать новую территорию, посмотреть, что там за бугром, — естественный человеческий порыв. Этот порыв также имеет под собой рациональную основу: расширяя воображение и навыки людей, исследования повышают наши шансы на долгосрочное выживание. Разумное использование роботов и беспилотных космических аппаратов может снизить риск и повысить эффективность исследования планет. Но роботы никогда не заменят людей. Некоторые ученые считают, что программное обеспечение искусственного интеллекта может расширить возможности беспилотных зондов, но пока эти возможности далеки от того, что требуется даже для самых элементарных форм полевых исследований.

АВТОР

ФРЭНСИС СЛЕЙКИ — профессор физики и биологии Апджона в Джорджтаунском университете и заместитель директора по связям с общественностью Американского физического общества. Он получил докторскую степень. получил степень доктора физики в 1992 году в Университете Иллинойса, где его исследования были сосредоточены на оптических свойствах высокотемпературных сверхпроводников. Он пишет и читает лекции на тему научной политики; его комментарии появились в New York Times и Вашингтон Пост .

АВТОР

ПОЛ Д. СПУДИС — штатный научный сотрудник Института Луны и планет в Хьюстоне. Он получил докторскую степень. получил степень доктора геологии в Университете штата Аризона в 1982 году и до 1990 года работал в астрогеологическом отделении Геологической службы США. Его исследования были сосредоточены на геологической истории Луны, а также на вулканизме и ударных кратерах на планетах. Он работал в многочисленных комитетах, консультирующих НАСА по стратегиям разведки, и является автором Луна прошлого и будущего (Smithsonian Institution Press, 1996).

Первоначально эта статья была опубликована под названием «Роботы против людей: кто должен исследовать космос?» in SA Special Editions 18, 1s, 26-33 (февраль 2008 г. )

doi:10.1038/scientificamerican0208-26sp

ОБ АВТОРАХ

    Фрэнсис Слейки — адъюнкт-профессор физики Джорджтаунского университета и заместитель директора по связям с общественностью Американского физического общества. Он получил докторскую степень. по физике в 1992 из Университета Иллинойса, где его исследования были сосредоточены на оптических свойствах высокотемпературных сверхпроводников. Он пишет и читает лекции на тему научной политики; его комментарии появились в New York Times и Washington Post.

    Недавние статьи Фрэнсиса Слейки
    • Физик на Эвересте: как тело и разум разрушаются на высоте [отрывок]

      Пол Д. Спудис, штатный научный сотрудник Лунного и планетарного института в Хьюстоне. Он получил докторскую степень. по геологии в Университете штата Аризона в 1982 и работал в астрогеологическом отделении Геологической службы США до 1990 года. Его исследования были сосредоточены на геологической истории Луны, а также на вулканизме и ударных кратерах на планетах. Он работал в многочисленных комитетах, консультируя НАСА по стратегиям исследования, и является автором книги «Однажды и будущая луна» (Smithsonian Institution Press, 1996).

      Последние статьи Пола Д. Спудиса
      • Новолуние

      20 лет исследований человека на Международной космической станции

      Наука и исследования

      11.02.2020
      5667 просмотра
      108 лайков

      Экипаж 1 экспедиции

      Поскольку мир отмечает два десятилетия пребывания людей на орбите вокруг Земли на Международной космической станции, научный обзор этого месяца будет оглядываться не на четыре недели европейских исследований в космосе, а на 20 лет — с упором на исследования человека, естественно.

      В ноябре 2000 года первый человек прибыл на двухмодульную Международную космическую станцию, и всего три месяца спустя ЕКА провело свой первый эксперимент.

      Инфографика преимуществ исследований человека и роботов

      Координатор исследований пилотируемых космических полетов ЕКА Дженнифер Нго-Ань объясняет преимущества исследований на космической станции: «Обычно мы проводим три типа экспериментов: исследования, которые невозможно провести на Земле, исследования, направленные на изучение и улучшение здоровья космонавтов, и исследования, в которых используется уникальный аспект отправляя совершенно здоровых и приспособленных людей в новую стрессовую среду».

      «Как вы увидите из приведенного ниже списка, это исследование помогает нам глубже исследовать нашу Солнечную систему, но оно приносит людям на Земле новые знания, новые технологии и новые методы — космический полет — двигатель изобретательности».

      Вот 20 наших любимых экспериментов за два десятилетия проживания:

      Нейронные сети

      • Brain-DTI
        В этом исследовании было проведено сканирование мозга астронавтов для измерения «пластичности» или того, насколько быстро их мозг адаптируется к новым воздействиям. Обнадеживающий вывод заключается в том, что мозг адаптируется на удивление хорошо, хотя исследования намекают на то, что эффекты плавания в невесомости навсегда оставляют следы в мозге.
      • 42 — это ответ
        Биолаборатория в Колумбусе использовалась для исследования времени, необходимого иммунным клеткам млекопитающих для адаптации к микрогравитации: 42 секунды, что по совпадению является смыслом жизни согласно Дугласу Адамсу в Автостопом по Галактике и номер экспедиции космической станции, проводившей эксперимент!
      • Циркадные ритмы
        В ходе этого эксперимента измеряется температура тела астронавта, чтобы узнать о наших внутренних часах. Новый неинвазивный термометр был разработан и продан на Земле, чтобы получить результаты, которые поразили исследователей, поскольку он показал устойчивое повышение температуры тела.
      • Эндотелиальные клетки
        Исследования клеток, выстилающих наши кровеносные сосуды, помогают понять, как и почему они сокращаются и расширяются, а также почему их функциональность снижается в пожилом возрасте на Земле.

      Эндотелиальные клетки человека

      • Выращивание кровеносных сосудов
        Не ограничиваясь простым наблюдением за кровеносными сосудами, как насчет выращивания новых в космосе? В этом эксперименте использовалась невесомость, чтобы увидеть, сможем ли мы вырастить новые трехмерные органы. На Земле гравитация тянет клетки вниз, что затрудняет получение трехмерных структур в лаборатории.
      • Хороший сон
        Сон очень важен, и особенно важно быть начеку, если вы собираетесь состыковать два космических корабля за много миллионов километров от Земли. Но как обеспечить астронавтам хороший ночной сон, когда Солнце садится 16 раз в день, если смотреть с Международной космической станции? Структура, свет и химическая помощь, если это необходимо, являются ответом (пока что), и эти выводы применимы и к вам на Земле.
      • Vessel-ID
        Этот эксперимент не является исследованием на людях, но он буквально спасает жизни. Приемник глобального мониторинга движения Vessel-ID был протестирован за пределами лаборатории Колумбуса и зафиксировал сигнал бедствия с рыболовного судна; Затем были уведомлены поисково-спасательные органы. То, что мы узнали из этого эксперимента, теперь летает как автономный спутник.
      • Стресс иммунной системы
        В эксперименте Immuno был применен целостный подход к исследованию стресса с использованием анкет, образцов крови и показаний температуры у астронавтов, показывающих, что иммунная система выходит из строя. По необходимости исследователи разработали новые способы анализа небольших количеств крови, чтобы не истощать и без того истощенные запасы астронавтов. Теперь оборудование и используемые методы передаются медицинскому сообществу, чтобы помочь в уходе за новорожденными из группы риска, у которых еще меньше крови для анализа.

      Командир первой космической станции ЕКА Франк де Винн работает над экспериментом с дрожжами.

      • Остеопороз – соль вредна 90 115 Кости астронавтов подвергаются ускоренному остеопорозу во время космического полета. Это заболевание обходится Европе примерно в 25 миллиардов евро в год и обычно поражает пожилых людей, приводя к ломкости и хрупкости костей и переломам бедер и рук в результате падений. Изучение космонавтов в космосе показало, что кислотность в организме ускоряет потерю костной массы, и вы можете противодействовать кислотности, употребляя меньше соли или принимая бикарбонатные таблетки в качестве простой профилактической меры. На Земле для получения результатов потребовались бы десятилетия, но ускоренное старение, наблюдаемое у астронавтов, позволяет исследователям быстро реализовывать идеи.
      • 3D-сканер костей
        Чтобы более подробно продолжить вышеупомянутое исследование, в экспериментах ЭДОС-1 и 2 потребовались более совершенные медицинские сканеры, чтобы увидеть более тонкую структуру костей космонавтов, поэтому они создали именно это. Сканер Xtreme CT, который помог разработать ESA, может показать микроскопическую архитектуру костей и их прочность для мониторинга костей всех людей на Земле и вокруг нее.
      • Дрожжи
        В другом эксперименте Биолаборатории изучались штаммы дрожжей, которые веками использовались для приготовления хлеба и напитков. Неудивительно, что в условиях микрогравитации дрожжи проявляли признаки стресса и испытывали проблемы со строительством клеточных стенок. Клетки направляли свою энергию на самовосстановление и росли медленнее. Анализируя штаммы, которые лучше работали в условиях микрогравитации, исследователи могли определить гены, которые можно было бы использовать для более длительных космических миссий. Космические дрожжи можно выращивать для будущих миссий на далекие планеты — кто-нибудь хочет космическую выпечку?
      • 5-LOX
        Фермент 5-LOX регулирует продолжительность жизни клеток человека. Большинство клеток человека делятся и регенерируют, но количество раз, когда они реплицируются, ограничено. Итальянские исследователи хотели выяснить, как этот фермент влияет на здоровье астронавтов в космосе, и обнаружили, что клетки, летающие в космос, показали более высокую активность 5-LOX, чем центрифугированные образцы, что дало ученым целевой фермент, который может играть роль в ослаблении иммунной системы. . Фермент можно заблокировать с помощью существующих лекарств, поэтому использование этих открытий для улучшения здоровья человека — близкая реальность. Кто знает, какие таблетки для продления жизни могут быть разработаны в будущем благодаря двухдневному космическому эксперименту.

      Отслеживание взгляда в космосе

      • В поисках ключа
        Аналогичный эксперимент провел иммунные клетки через искусственную гравитацию в космосе и показал, что специфический передатчик в клетках, названный путем Rel/NF-kB, перестает работать в невесомости. Выяснение того, какой ген за что отвечает, похоже на поиск правильного ключа, подходящего к замочной скважине, но еще не найденной замочной скважины. Изучение клеток, доставленных на Международную космическую станцию, помогает исследователям найти ключ к пониманию того, как работает наша иммунная система. Фармацевтическая промышленность также могла бы найти гены, которые должны быть активными для борьбы с конкретными заболеваниями, и продать специализированные антитела.
      • Лазерные глаза
        Куда космонавты смотрят в космосе? Простой вопрос для науки, но чтобы ответить на него, исследовательской группе, стоящей за этим экспериментом, нужно было постоянно отслеживать глаза астронавтов. Для этих космических исследований было разработано новое оборудование, и теперь оно используется почти во всех лазерных операциях на глазах в Европе, где ключевую роль играет хирургическая точность.
      • Дистанционная диагностика
        Поддержание физической формы и здоровья космонавта на расстоянии — задача летного хирурга на Земле. Не все астронавты могут быть врачами, поэтому для диагностики, а также для исследования здоровья человека необходимы небольшие и простые в использовании машины. За последние два десятилетия были достигнуты большие успехи в ультразвуковых аппаратах, мониторах сердечного ритма, термометрах, а также в работе и отправке данных медицинским работникам за многие тысячи километров. Машина Tempus Pro является кульминацией этого и может одинаково эффективно использоваться по всей нашей планете.
      • Оставайтесь сильными
        Сильные мышцы — это тяжелая работа на Земле — и еще тяжелее в космосе, где определенные мышцы, используемые для ходьбы или сидения, в невесомости не нужны, так называемые «антигравитационные мышцы». Исследования показали, что астронавты теряют до 20% мышечной массы только во время коротких миссий, что беспокоит астронавта, собирающегося приземлиться на Марсе после девятимесячного полета. Эксперимент Muscle Biopsy исследует, как клетки общаются (так называемые сигнальные пути). Исследователи подозревают, что клеточная связь связана с гравитационным восприятием и что клетки меньше общаются в космосе. Исследование все еще продолжается, но у научной группы уже есть изображения биопсии мышц, которые показывают увеличенные пространства внутримышечной ткани после полета, что является первоначальным подтверждением их гипотезы.

      Саманта работает над мониторингом дыхательных путей

      • Здоровье легких
        Как легкие адаптируются к космическому полету? В ходе этого шведского исследования астронавтов поместили в шлюз космической станции и откачивали воздух, чтобы снизить давление, показывая удивительные результаты в отношении уровня выдыхаемого оксида азота. Исследователи разработали препарат с уникальным избирательным действием в легочном кровообращении. Препарат расширяет кровеносные сосуды и противодействует опасным для жизни повышениям местного артериального давления. На Луне и Марсе легкие астронавтов могут легко раздражаться или воспаляться из-за частиц пыли, поскольку они не оседают на землю, а бесконечно циркулируют.
      • Старость
        Наш мозг все время меняется – нервы и соединительные клетки перестраиваются при каждом новом опыте, но к старости становятся хуже. Ученые заглянули в головы астронавтов для эксперимента Neurospat, чтобы понять, как они адаптируются к новым условиям, и разработали новые инструменты для тестирования пространственного мышления, которые очень помогут нашему стареющему мозгу.
      • Люди чище, чем мы думали
        Вот уже двадцать лет люди живут на закрытой Международной космической станции — без душа, чтобы помыться. На Земле нет места, где исследователи могли бы исследовать, как бактерии развиваются и живут в такой тесной среде. . Беспокойство по поводу безудержного роста бактерий всегда здесь, но оказывается, что это не так уж и плохо: около 55 видов бактерий находят здоровое равновесие вокруг космической станции. Это не означает, что ведутся исследования в области легко чистящихся материалов, которые будут держать бактерии под контролем.
      • Mix it up
        Эта серия экспериментов основана на физике, но изучение того, как жидкости смешиваются на молекулярном уровне, увеличивает срок годности лекарств на Земле. Эксперименты SODI, по сути, наблюдают две жидкости вместе в невесомости. Поскольку две жидкости постоянно смешиваются и мешают друг другу, результаты интересны для компаний, разрабатывающих лекарства на основе антител, которые, как известно, являются нестабильными жидкостями.

      Космическая станция

      Это лишь небольшая часть европейских экспериментов, проводимых на Международной космической станции и посвященных исследованиям человека. С момента запуска первого модуля ЕКА провело около 400 исследований, и еще тысячи проводятся четырьмя другими космическими агентствами, которые вместе работают над поддержанием космической станции в воздухе: НАСА, российским Роскосмосом, японским JAXA и канадским космическим агентством.

      Поскольку космическая станция будет работать еще много лет, у исследований в нашей уникальной лаборатории есть светлое будущее. «Мы прислушивались к исследователям и компаниям и делаем космические исследования более доступными, например, с компаниями, предлагающими услуги по проектированию, строительству, полетам и проведению экспериментов в рамках одной комплексной сделки», — говорит Дженнифер.

      «Исследования на космической станции почти всегда дают удивительные результаты, расширяя наши знания о мире, человечестве и принося пользу людям на Земле. В течение 20 лет мы работаем на переднем крае встречи науки и техники, и я с нетерпением жду еще многих лет интересных экспериментов и результатов».

      Спасибо за лайк

      Вам уже понравилась эта страница, вы можете поставить лайк только один раз!

      освоение космоса | История, определение и факты

      астронавт за пределами Международной космической станции

      Смотреть все СМИ

      Ключевые люди:
      Рассел Луи Швейкарт
      Джон Гленн
      Нил Армстронг
      Тим Пик
      Сьюзан Хелмс
      Похожие темы:
      космический полет
      космонавт
      космическое право
      космический корабль
      космический лифт

      Просмотреть весь связанный контент →

      Самые популярные вопросы

      Что такое освоение космоса?

      Исследование космоса — это исследование с помощью пилотируемых и непилотируемых космических кораблей пространств Вселенной за пределами атмосферы Земли и использование полученной таким образом информации для расширения знаний о космосе и на благо человечества.

      Должны ли люди колонизировать космос?

      Космическая колонизация широко обсуждается. Некоторые утверждают, что у людей есть моральный долг спасти наш вид от вымирания, и космическая колонизация — один из способов сделать это. Другие утверждают, что жизнь в космосе — это научная фантастика и что мы должны сосредоточиться на улучшении жизни на Земле, а не на возможном разрушении другой планеты или луны. Чтобы узнать больше о дебатах о колонизации космоса, посетите ProCon.org.

      Сводка

      Прочтите краткий обзор этой темы

      исследование космоса , исследование с помощью пилотируемых и непилотируемых космических кораблей пространств Вселенной за пределами атмосферы Земли и использование полученной таким образом информации для расширения знаний о космосе и на благо человечества. Полный список всех пилотируемых космических полетов с подробной информацией о достижениях каждой миссии и экипаже доступен в разделе «Хронология пилотируемых космических полетов».

      Люди всегда смотрели на небо и задавались вопросом о природе объектов, видимых в ночном небе. С развитием ракет и достижений в области электроники и других технологий в 20-м веке стало возможным отправлять машины и животных, а затем и людей над земной атмосферой в космическое пространство. Однако задолго до того, как технологии сделали возможными эти достижения, исследование космоса уже захватило умы многих людей, не только пилотов самолетов и ученых, но также писателей и художников. Сильная власть, которую космические путешествия всегда имели в воображении, вполне может объяснить, почему профессиональные астронавты и непрофессионалы соглашаются на свой большой риск, по словам Тома Вулфа в 9.0023 The Right Stuff (1979), сидеть «на вершине огромной римской свечи, такой как ракета Редстоун, Атлас, Титан или Сатурн, и ждать, пока кто-нибудь не зажжет фитиль». Возможно, это также объясняет, почему исследование космоса было общей и устойчивой темой в литературе и искусстве. Как ясно показывают века спекулятивной фантастики в книгах, а в последнее время и в фильмах, «один маленький шаг для [человека] и один гигантский скачок для человечества» совершался человеческим духом много раз и разными способами, прежде чем Нил Армстронг оставил первый след человечества. на Луне.

      Узнайте о важности Спутника, Юрия Гагарина, Аполлона-11, космического телескопа Хаббл и SpaceShipOne

      Просмотреть все видео к этой статье

      Достижение космического полета позволило людям начать исследовать Солнечную систему и остальную множество объектов и явлений, которые лучше наблюдать с космической точки зрения, и использовать в интересах человека ресурсы и атрибуты космической среды. Все эти виды деятельности — открытие, научное понимание и применение этого понимания в интересах человечества — являются элементами исследования космоса. (Для общего обсуждения космических аппаратов, вопросов запуска, траекторий полета, а также процедур навигации, стыковки и восстановления см. см. космический полет.)

      Обзор последних космических достижений

      Мотивы космической деятельности

      Хотя возможность исследования космоса уже давно волнует людей во многих сферах жизни, на протяжении большей части конца 20-го века и в начале 21-го века , только национальные правительства могли позволить себе очень высокие затраты на запуск людей и машин в космос. Эта реальность означала, что исследование космоса должно было служить очень широким интересам, и это действительно делалось разными способами. Государственные космические программы расширили знания, служили индикаторами национального престижа и могущества, укрепляли национальную безопасность и военную мощь и приносили значительную пользу широкой публике. В тех областях, где частный сектор мог получать прибыль от деятельности в космосе, в первую очередь от использования спутников в качестве телекоммуникационных ретрансляторов, коммерческая космическая деятельность процветала без государственного финансирования. В начале 21 века предприниматели считали, что в космосе есть несколько других областей коммерческого потенциала, в первую очередь космические путешествия, финансируемые из частных источников.

      Викторина «Британника»

      Исследования и открытия

      Какой космический корабль первым приземлился на Луне? Можете ли вы назвать викинга, открывшего Гренландию? От Земли до космоса проверьте свои знания о человеческих исследованиях и открытиях в этой викторине.

      Узнайте об исследованиях Марса, включая космические корабли на орбите планеты и марсоходы Opportunity и Curiosity, пересекающие поверхность Марса

      Просмотреть все видео к этой статье

      После Второй мировой войны правительства взяли на себя ведущую роль в поддержке исследований, знания о природе, роль, которую раньше играли университеты, частные фонды и другие неправительственные организации. Это изменение произошло по двум причинам. Во-первых, потребность в сложном оборудовании для проведения многих научных экспериментов и в использовании этого оборудования большими группами исследователей привела к расходам, которые могли позволить себе только правительства. Во-вторых, правительства были готовы взять на себя эту ответственность из-за убеждения, что фундаментальные исследования позволят получить новые знания, необходимые для здоровья, безопасности и качества жизни их граждан. Таким образом, когда ученые обратились к правительству за поддержкой для первых космических экспериментов, она была получена. С самого начала космической деятельности в Соединенных Штатах, Советском Союзе и Европе национальные правительства уделяли первостепенное внимание поддержке науки, проводимой в космосе и из космоса. Начав скромно, космическая наука расширилась при государственной поддержке и теперь включает многомиллиардные исследовательские миссии в Солнечной системе. Примеры таких усилий включают разработку марсохода Curiosity, миссию Кассини-Гюйгенс к Сатурну и его спутникам, а также развитие крупных космических астрономических обсерваторий, таких как космический телескоп Хаббла.

      Советский лидер Никита Хрущев в 1957 году использовал тот факт, что его страна первой запустила спутник, как свидетельство технологической мощи Советского Союза и превосходства коммунизма. Он повторил эти заявления после орбитального полета Юрия Гагарина в 1961 году. Дуайт Д. Эйзенхауэр решил не соревноваться за престиж с Советским Союзом в космической гонке, его преемник Джон Ф. Кеннеди придерживался другого мнения. 20 апреля 1961 года, после полета Гагарина, он попросил своих советников определить «космическую программу, которая обещает драматические результаты, в которых мы могли бы победить». Ответ пришел 8 мая 1961, меморандум, рекомендующий Соединенным Штатам взять на себя обязательство отправить людей на Луну, потому что «выдающиеся достижения в космосе… символизируют технологическую мощь и организационные способности нации» и потому что последующий престиж будет «частью битвы на текучем фронте». холодной войны». С 1961 года и до распада Советского Союза в 1991 году конкуренция между Соединенными Штатами и Советским Союзом оказывала большое влияние на темпы и содержание их космических программ. Другие страны также рассматривали успешную космическую программу как важный показатель национальной мощи.

      Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
      Подпишитесь сейчас

      Еще до того, как был запущен первый спутник, лидеры США осознавали, что возможность наблюдать за военными действиями по всему миру из космоса будет способствовать национальной безопасности. После успеха своих спутников фоторазведки, которые начали эксплуатироваться в 1960 году, Соединенные Штаты построили все более сложные спутники наблюдения и радиоэлектронной разведки. Советский Союз также быстро разработал ряд разведывательных спутников, а позже несколько других стран ввели свои собственные программы спутникового наблюдения. Спутники для сбора разведывательных данных использовались, помимо прочего, для проверки соглашений о контроле над вооружениями, предупреждения о военных угрозах и идентификации целей во время военных операций.

      Помимо повышения безопасности, спутники давали вооруженным силам возможность улучшить связь, наблюдение за погодой, навигацию, синхронизацию и определение местоположения. Это привело к значительному государственному финансированию военно-космических программ в США и Советском Союзе. Хотя преимущества и недостатки размещения оружия доставки в космосе обсуждались, по состоянию на начало 21 века такое оружие не было развернуто, равно как и противоспутниковые системы космического базирования, то есть системы, которые могут атаковать или создавать помехи на орбите. спутники. Размещение оружия массового поражения на орбите или на небесных телах запрещено международным правом.

      Правительства рано осознали, что возможность наблюдать за Землей из космоса может принести значительную пользу широкой публике, помимо безопасности и использования в военных целях. Первым приложением, которым нужно было заниматься, была разработка спутников для помощи в прогнозировании погоды. Второе приложение включало дистанционное наблюдение за поверхностью суши и моря для сбора изображений и других данных, важных для прогнозирования урожая, управления ресурсами, мониторинга окружающей среды и других приложений. США, Советский Союз, Европа и Китай также разработали свои собственные спутниковые системы глобального позиционирования, изначально предназначенные для военных целей, которые могли определять точное местоположение пользователя, помогать в навигации из одной точки в другую и предоставлять очень точные сигналы времени. . Эти спутники быстро нашли широкое применение в гражданских целях в таких областях, как персональная навигация, геодезия и картография, геология, управление воздушным движением и работа в сетях передачи информации. Они иллюстрируют реальность, которая оставалась неизменной на протяжении полувека: по мере развития космических возможностей их часто можно использовать как в военных, так и в гражданских целях.

      Другим космическим приложением, которое началось при государственной поддержке, но быстро перешло в частный сектор, является передача голоса, видео и данных через орбитальные спутники. Спутниковая связь превратилась в многомиллиардный бизнес и является одной из явно успешных областей коммерческой космической деятельности. Родственным, но экономически гораздо меньшим коммерческим космическим бизнесом является обеспечение запусков частных и государственных спутников. В 2004 году частное предприятие отправило пилотируемый космический корабль SpaceShipOne на нижний край космоса для трех коротких суборбитальных полетов. Хотя технически это было гораздо менее сложным достижением, чем вывод людей на орбиту, его успех рассматривался как важный шаг к открытию космоса для коммерческих путешествий и, в конечном итоге, для туризма. Спустя более 15 лет после того, как SpaceShipOne достиг космоса, такие суборбитальные полеты стали выполнять несколько фирм. Появились компании, которые также используют спутниковые снимки для предоставления бизнесу данных об экономических тенденциях. Высказывались предположения, что в будущем другие области космической деятельности, в том числе использование ресурсов, обнаруженных на Луне и околоземных астероидах, и улавливание солнечной энергии для обеспечения Земли электроэнергией, могли бы стать успешным бизнесом.

      Большая часть космической деятельности осуществляется потому, что она служит какой-то утилитарной цели, будь то расширение знаний, усиление национальной мощи или получение прибыли. Тем не менее, остается мощное глубинное ощущение того, что людям важно исследовать космос ради него самого, «чтобы увидеть, что там есть». Хотя единственные путешествия, которые люди совершили вдали от ближайших окрестностей Земли — полеты «Аполлона» на Луну — были мотивированы конкуренцией времен холодной войны, к людям постоянно обращались с призывами вернуться на Луну, отправиться на Марс и посетить другие места. места в Солнечной системе и за ее пределами. Пока люди не возобновят такие исследовательские путешествия, роботизированные космические корабли будут продолжать служить вместо них, чтобы исследовать Солнечную систему и исследовать тайны Вселенной.

      Биология человека и космическая медицина. Космическая наука в двадцать первом веке: задачи на десятилетия с 1995 по 2015 год

      (National Academy Press, 1987) предлагает обширную программу биологических, физиологических и психологических исследований для НАСА в следующем столетии. В отчете делается вывод о том, что область космической биологии и медицины находится в зачаточном состоянии, и подчеркивается, что успех любой долгосрочной пилотируемой программы основан на поддержке хорошо сбалансированной, энергичной программы исследований в течение следующих 10–20 лет. Целевая группа поддерживает эти выводы и отмечает, что ее собственные рекомендации дополняют и расширяют эти темы до 2015 года9.0003

      Эта рабочая группа хотела бы подчеркнуть несколько выводов, содержащихся в отчете Совета по космическим наукам:

      • Фундаментальные и клинические исследования дополняют друг друга в том смысле, что клинические наблюдения часто создают фундаментальные исследовательские проблемы. И наоборот, решения медицинских проблем обычно зависят от понимания лежащей в их основе биологии. Дизайн, выполнение и интерпретация этих экспериментов должны учитывать эту взаимодополняемость.

      • В лучшем случае возможности для летных экспериментов будут редки и дороги. По возможности космическим экспериментам должны предшествовать обширные наземные моделирования и эксперименты.

      • Для большинства экспериментов потребуются пилотируемые миссии, потому что люди часто являются объектом выбора, а также потому, что многие эксперименты требуют наблюдений и манипуляций, слишком сложных для удаленного выполнения. Мы будем устанавливать диапазоны физиологических и поведенческих реакций человека на постепенно увеличивающееся воздействие микрогравитации. Все члены экипажа должны внести свой вклад в эту базу данных без ущерба для их конфиденциальности, благополучия или производительности. Также должны быть эксперименты на растениях и животных. Мы должны определить виды, подходящие для ряда экспериментов, и оптимизировать для них наши помещения. Наземные исследования должны отобрать желаемых мутантов, изучить их физиологию, а также нанести на карту и секвенировать соответствующие гены.

      • Чтобы интерпретировать эксперименты по микрогравитации, мы должны иметь адекватный контроль. Обычно они будут включать параллельные эксперименты, проводимые в космосе с ускорением в один g, с дублированием всех биологических и физических переменных эксперимента в условиях микрогравитации. Создание необходимой центрифуги является серьезной инженерной задачей.

      • Если Соединенные Штаты хотят иметь возможность пилотируемых космических полетов продолжительностью в несколько лет, мы должны определить и улучшить некоторые потенциально вредные последствия космических полетов. Помимо этого, мы должны определить, предоставляет ли космос лучшие возможности, чем существующие на Земле, для изучения биологии и медицины. Наши прошлые возможности полетов были настолько ограничены, что мы не очень хорошо подготовлены к разработке исследовательских стратегий до 2015 г.

      • Мужчины и женщины могут быть призваны выполнять широкий спектр работ по строительству, наблюдению и манипуляциям, находясь на орбите планеты или в межпланетном полете. Нам необходимо исследовать оптимальные взаимодействия экипажа при работе в стрессовых условиях, при работе друг с другом, при работе со сложным комплексом оборудования и компьютеров.

      Экспериментальное использование животных

      Области, вызывающие особую озабоченность, включают использование животных. Не было достигнуто существенного прогресса в разработке животноводческих помещений и исследовательских модулей для космических программ США и СССР. Необходимо продуманное использование животных в космических исследованиях

      для упорядоченной, тщательной программы. Чтобы подготовить людей к длительным полетам или повторным краткосрочным полетам, наша научная база данных должна быть значительно расширена.

      Неопределенность и потенциальные опасности (от невесомости, радиации и т. д.) длительных космических полетов подчеркивают необходимость тщательной подготовки полетов животных в период, предшествующий этим полетам. Получение опыта и знаний, необходимых нам в исследованиях на животных, потребует четко провозглашенной приверженности со стороны НАСА и определения адекватных приоритетов и ресурсов.

      Подход к научным вопросам

      Планирование программы исследований и разработок космического корабля должно учитывать факторы, рассмотренные в нескольких разделах этой и других глав. Основным требованием для достижения научных целей, связанных с транспортным средством, является наличие хорошо спланированного, тщательно сконструированного, многоцелевого, жилого наземного симулятора транспортного средства для промежуточных и долгосрочных исследований. Хотя это не позволило бы изучить критически важные напряжения (такие как радиация и невесомость), это позволило бы оценить конструктивные особенности транспортного средства и характеристики продуктов их газовыделения; полезность и целесообразность расположения оборудования; и уникальные требования к специальным исследовательским лабораториям, животноводческим хозяйствам и исследовательским центрам. Такой объект также позволит тестировать модульные конструктивные особенности и будет подходить для долгосрочных исследований питания, проблем со здоровьем и психосоциальных взаимодействий. Такие конструктивные характеристики должны быть оценены в ходе коротких миссий, прежде чем переходить к более долгосрочным космическим миссиям.

      Нейросенсорная физиология

      Введение

      С момента своего создания программа исследований нейросенсорной физиологии НАСА была сосредоточена на нейровестибулярной области в основном из-за проблемы космического укачивания (SMS), которая возникла в программе Apollo. Такой акцент является уместным и оправданным с учетом продолжающегося распространения SMS, затрагивающего более 50 процентов экипажа на рейсах шаттлов, и с учетом связанного с этим снижения эффективности экипажа, а также потенциального воздействия на требования раннего выхода в открытый космос (EVA), и потенциальные проблемы для членов экипажа, затронутых SMS, во время прибытия и перехода на космическую станцию.

      Цель понимания нейронных механизмов адаптации к микрогравитации — огромная задача, требующая обширной программы исследований. Разработка прогностических тестов СМС на Земле и рациональных методов лечения для предотвращения или облегчения СМС явно зависит от интенсивных исследований, направленных на понимание механизмов, участвующих в привыкании человека к микрогравитации и реадаптации по возвращении на Землю.

      Эта широкомасштабная программа нейросенсорных исследований должна делать упор на систематическую, хорошо скоординированную серию летных экспериментов с участием людей и субчеловеческих суррогатов в качестве объектов исследования. В настоящее время действует относительно комплексная программа наземных исследований; тем не менее, твердая приверженность обширной программе полетов является обязательной, если мы хотим добиться прогресса в этой сложной области. В этом контексте проверка подходящей животной модели для инвазивных экспериментов ускорит прогресс исследований.

      Обширные эксперименты в полете потребуются по нескольким причинам:

      1.

      СМС и другие вестибулярные явления уникальны для космоса (среда микрогравитации).

      2.

      Микрогравитация не может быть смоделирована на Земле для достаточно больших временных интервалов (30 с в параболических полетах КС-135).

      3.

      СМС-провокационные стимулы (микрогравитация и движения головы/тела) отличаются от причинных стимулов при укачивании ван-г. Такие движения в условиях перегрузки не приводят к укачиванию.

      4.

      Тесты на восприимчивость к морской болезни при перегрузке не предсказывают восприимчивость в воздухе. Коэффициент корреляции низкий.

      5.

      Упражнения для привыкания, такие как гимнастика и акробатика, могут оказывать благотворное влияние на производительность в других средах с ускорением с ускорением, но очевидно, что переноса в среду микрогравитации не происходит, и эффективность таких методов не доказана. эффективен для предотвращения или смягчения симптомов СМС.

      Вероятно, не будет найдено «волшебной палочки» для предотвращения SMS. В этом случае исследовательская стратегия НАСА должна будет опираться на скоординированный, систематический подход к пониманию сложных действующих нейросенсорных механизмов. Даже если бы «волшебная пуля» для SMS была бы найдена, потребность в проведении обширных нейрофизиологических (вестибулярных) исследований в космосе все равно существовала бы. Адаптации этой системы представляют большой интерес. Мы эволюционировали на планете Земля в течение эонов в условиях однократной гравитации. Только в условиях микрогравитации мы можем убрать этот вектор гравитации и физиологически «препарировать» сенсорную нервную систему в неразрушающем режиме. Только по этой причине, а также из-за огромных преимуществ, которые принесут нейрофизиологические и медицинские знания и понимание этих сложных явлений, систематическое исследование вестибулярной/нейросенсорной системы представляет собой серьезную задачу. 0190 научный императив для космической станции.

      Предыстория

      Опыт полетов

      По многим причинам прогресс в физиологических исследованиях человека в космосе был ограничен. Размер экспериментальной выборки был и будет оставаться небольшим. Кроме того, для экспериментов обычно требуется как минимум два члена экипажа (экспериментатор и испытуемый). Наконец, между программами Skylab и Shuttle был длительный перерыв в возможностях полета. Недостаток возможностей для летных исследований отражает низкий приоритет, придаваемый исследованиям в области наук о жизни в целом.

      Первая специализированная миссия по наукам о жизни на шаттле (SLS-1) будет проводить эксперименты, предложенные в 1978 году. За ней последует SLS-2, на которой также будут проводиться эксперименты на животных, также предложенные в 1978 году. Данные в нейровестибулярной области были измерены с помощью миссия Европейского космического агентства (ЕКА), запущенная на шаттле, Spacelab 1 (SL-1), немецкая миссия D-1, подробные дополнительные цели (DSO или измерения на средней палубе) и ограниченные предполетные и послеполетные испытания. Эти результаты будут упоминаться в следующих разделах. В настоящее время на борту «Шаттла» нет средств для проведения вестибулярных исследований, хотя время и место будут предоставлены для отдельных СМС/нейросенсорных экспериментов по мере того, как они созреют и будут готовы к полету.

      Учитывая огромные препятствия для исследований в области биологических наук в полете, описанные выше, разум и прошлый опыт указывают на то, что большая часть любой предлагаемой систематической, хорошо структурированной программы научных исследований в области нейрофизиологии придется ждать эры космической станции. Тем временем будут использованы все доступные возможности шаттл-рейсов. Они будут полезны, но недостаточны для поддержки намеченной в настоящее время исследовательской программы.

      Усовершенствованные технологии для инвазивных и неинвазивных экспериментальных методов, несомненно, будут разработаны в ближайшие годы. Некоторые из них относительно легко включить в программу расследований в полете; некоторые не будут. Тем не менее, с помощью современных технологий можно получить много жизненно важной информации. Для выполнения исследовательской программы, подробно описанной в этой главе, потребуются специальные помещения; некоторые из них повлияют на структуру модуля исследований в области наук о жизни. К ним относятся:

      1.

      «Космические сани» (линейный ускоритель тела) с возможностью трехосного сиденья.

      2.

      Вращатель предмета (также с возможностью трехосного сканирования).

      3.

      Многоцелевая центрифуга с переменной g для животных, растений и людей.

      Последний объект будет иметь огромное значение в нескольких дисциплинах. В нейросенсорных исследованиях это позволит наблюдать и количественно оценивать сенсомоторную адаптацию при различных уровнях перегрузки во время длительного пребывания в условиях микрогравитации. Это было бы неоценимо при определении оптимального уровня g для предотвращения или уменьшения неблагоприятных последствий микрогравитации, таких как ухудшение сердечно-сосудистой системы, деминерализация костей, атрофия мышц и аномальный рост растений.

      Исследования с участием субчеловеческих суррогатов подробно описаны в Стратегия космической биологии и медицины на 1980-е и 1990-е годы .

      Космическая болезнь движения

      Как упоминалось ранее, в прошлом усилия нейросенсорных исследований были сосредоточены на космической болезни движения (SMS). Это особая форма укачивания, которую испытывают некоторые люди в течение первых нескольких дней пребывания в условиях микрогравитации. Синдром может включать такие симптомы, как снижение аппетита, неспецифическое недомогание, вялость, желудочно-кишечный дискомфорт, тошноту и рвоту. Как и при других формах укачивания, синдром может вызывать торможение самомотивации, что может привести к снижению способности выполнять сложные задачи у наиболее пострадавших лиц. дает частоту симптомов у 72 космонавтов. Синдром самокупирующийся.

      ТАБЛИЦА 6.1

      Заболеваемость и комплекс симптомов космической болезни.

      Полное избавление от основных симптомов — другими словами, адаптация к условиям космического полета — происходит в течение двух-четырех дней. После того, как происходит полная адаптация, члены экипажа, по-видимому, невосприимчивы к развитию дальнейших симптомов, хотя русские сообщали о повторных эпизодах. Это развитие невосприимчивости к дальнейшим симптомам SMS было красноречиво продемонстрировано тестами на вращающемся стуле, разработанными, чтобы вызвать реакцию SMS, которые проводились в полете во время миссий Skylab.

      Этиология СМС в настоящее время интенсивно изучается. Для объяснения СМС выдвигаются две основные гипотезы: сенсорное или нейронное несоответствие (разновидность теории сенсорного конфликта) и модель сдвига жидкости. Данные исследований в настоящее время придают больше правдоподобности прежней теории.

      Прогнозирование восприимчивости было целью исследования SMS. Различные подходы, начиная от использования анкет, психодинамики или личностных черт, тестов вестибулярной функции, физиологических коррелятов и тестов в определенных вызывающих тошноту средах, были направлены на вопрос о восприимчивости к СМС. Корреляции между выбранными предикторами и укачиванием имели ограниченное применение при прогнозировании восприимчивости. Индивидуальные различия в предполетном опыте, лекарствах, задачах в полете (например, мобильность) и личных стратегиях управления симптомами еще больше усугубили проблему.

      Вестибуло-спинномозговые рефлексы

      Двумя наиболее драматическими реакциями на орбитальный полет были постуральные нарушения и измененная рефлекторная активность в основных несущих мышцах. Мониторинг рефлекса Хоффмана А, в котором используются мощные и установленные анатомические проводящие пути, связывающие отолиты и спинальные мотонейроны, был выбран в качестве метода тестирования моносинаптических спинальных рефлексов в сочетании с линейным ускорением для оценки вызванных отолитами изменений в одном группа крупных постуральных мышц (камбаловидная). Во-вторых, до и после полета Spacelab 1 было выполнено обширное динамическое постуральное тестирование с движущейся платформой. Амплитуда рефлекса Хоффмана, что отражалось в чувствительности мотонейронов, модулированных отолитами, была низкой в ​​полете после нейровестибулярной адаптации к космическому полету, и его потенциация после полета может зависят от скорости адаптации. Степень выраженности симптомов СМС в полете зависела от амплитуды рефлекса Хоффмана перед полетом и после полета. Тесты динамической позы выявили значительные отклонения от результатов, полученных до полета. Стратегия, используемая людьми для баланса на движущейся платформе, была изменена, и их поведение указывало на снижение осведомленности о направлении и величине движения.

      Предлагаемое исследование

      Обзор

      Исследования с использованием неинвазивных методов и людей во время длительного орбитального полета потребуются для понимания адаптации человека к микрогравитации и возвращению на Землю. Возможные области исследования включают:

      1.

      Прогноз восприимчивости.

      2.

      Профили адаптивности.

      3.

      Обучение противодействию.

      4.

      Фармакологические контрмеры.

      5.

      Физиологические переменные.

      6.

      Нейронные механизмы СМС и адаптация к микрогравитации.

      7.

      Вестибулярные функциональные тесты.

      8.

      Вестибуло-спинномозговые рефлекторные механизмы.

      Зрительная система

      Зрительная система человека рассматривается в основном в контексте этого обсуждения в контексте ее связи с вестибулярной системой. Зрение может в значительной степени компенсировать измененную чувствительность отолитов. Это помогает в пространственной ориентации и имеет важное значение для координации движений. Другие аспекты зрения и зрительной системы также должны быть рассмотрены.

      Острота зрения, контрастное различение и эффекты радиации должны быть исследованы, особенно в длительных миссиях. Первые две функции изучались в ходе кратковременных полетов на шаттлах, и существенных ухудшений обнаружено не было. Влияние длительных полетов на эти функции неизвестно и должно быть определено.

      Визуальные «световые вспышки» наблюдались астронавтами Аполлона и более систематически изучались в ходе миссии Скайлэб-4. На протяжении большей части миссии Skylab 4 таких вспышек было в среднем 20 в час; однако количество вспышек увеличилось до 157 в час, когда орбита Скайлэба прошла над центром южноатлантической аномалии. Считается, что вспышки вызваны тяжелыми частицами высокой энергии (космическими лучами) и были воспроизведены на людях в лаборатории под воздействием ионизирующих частиц высокой энергии на объекте Беркли Бевалак. Можно ожидать увеличения потока этих частиц во время любых полетов за пределы магнитосферы Земли, а также во время полярных и высоконаклоненных околоземных орбит. Таким образом, мы должны оценить влияние этого излучения на неделящиеся клетки сетчатки и центральной нервной системы, прежде чем предпринимать длительные пилотируемые полеты за пределы магнитосферы Земли. Радиационные опасности для человека в космосе более подробно рассматриваются в разделе «Радиационные эффекты» этой главы.

      Тактильные и проприоцептивные системы

      Вектор гравитации является фундаментальным фактором пространственной ориентации человека, который является результатом интеграции комплекса сенсорных сигналов, включая зрительные, вестибулярные, тактильные и проприоцептивные. Последние две системы важны как для пространственной ориентации, так и для постурального контроля.

      У некоторых людей статические визуальные сигналы становятся все более доминирующими при установлении пространственной ориентации в условиях микрогравитации. Другие субъекты более «ориентированы на тело» и выравнивают свою экзоцентрическую вертикаль вдоль продольной оси тела и воспринимают ось тела относительно положения. У таких людей не возникает проблем с пространственной ориентацией в воздухе даже при отсутствии визуальных сигналов для вертикальной ориентации. Кроме того, эти люди, по-видимому, способны усилить свое восприятие субъективной вертикальности, используя локальные тактильные сигналы, особенно давление, оказываемое на подошвы ног. Очевидно, что природа проприоцептивных изменений в условиях микрогравитации требует подробного рассмотрения, в частности, датчиков угла шеи и суставов, а также роли локализованных тактильных сигналов в восприятии вертикальности тела.

      Перцептивные и физиологические данные Spacelab 1 подчеркивают необходимость дополнительных систематических исследований. В начале данного космического полета (до адаптации) внезапные падения воспринимались как падения или падения на Земле — линейные переводы — и ощущались почти так же, как перед полетом. Изменения рефлекса Гофмана в это время были аналогичны наблюдаемым до полета. Позже падения в полете воспринимались как линейные перемещения, которые были внезапными, быстрыми и резкими, при этом экипаж не осознавал положение или расположение своих ног и ступней и отсутствие ощущения падения. Они также испытывали трудности в поддержании «баланса» после падения. В этих поздних сбросах рефлекс Хоффмана не потенцировался. Наконец, послеполетные падения воспринимались как идентичные поздним падениям в полете, а именно отсутствие осознания положения и расположения ног. Опять же, капли воспринимались как внезапные — не ощущение падения, а скорее ощущение, что «пол поднимается им навстречу».

      Таким образом, экспериментальные программы, касающиеся пространственной ориентации, должны идентифицировать и количественно определять сенсомоторную адаптацию в условиях микрогравитации, а также послеполетный «перенос» и реадаптацию к периодам перегрузки. Такие эксперименты дадут информацию о психофизиологических основах установления пространственной ориентации на высоте.

      Постуральные механизмы требуют изучения в длительных космических миссиях. Постуральная активность является сложным результатом интегрированной информации об ориентации и движении от зрительных, вестибулярных и некоторых эстетических сенсорных входов. Эти входы в совокупности способствуют чувству ориентации тела и, кроме того, координируют деятельность мышц тела, которая в значительной степени автоматическая и не зависит от сознательного восприятия и произвольного контроля. Изменения в адаптации автоматических постуральных систем к микрогравитации систематически не изучались, но были отмечены нарушения произвольной точности наведения и неправильное восприятие статического положения конечностей и тела, а также послеполетные нарушения при ходьбе, стоянии (с закрытыми глазами) и быстром преодолении препятствий. повороты. Микрогравитация — это единственное состояние внешней среды, при котором сегменты прежнего постурального контроля перестают быть актуальными и при котором вестибулярные входы изменяются на долгосрочной основе. Микрогравитация дает уникальную возможность исследовать адаптацию автоматических систем постурального контроля и расширить наше понимание адаптивных механизмов, задействованных в произвольной мышечной системе.

      Костный и минеральный обмен

      Введение

      Потеря кальция и фосфатов из костей (остеопения) продолжается и составляет около 0,4 процента от общей существующей костной массы в месяц. Эффект особенно заметен в несущих костях ног и позвоночника. Нет никаких признаков того, что эта остеопения уменьшается при более длительных полетах. Резорбированный минерал может поражать различные органы, особенно почки. Кости могли сломаться при экстремальном стрессе тяжелой работы или при возвращении в состояние перегрузки.

      Это плохо изученное явление представляет собой одну из основных опасностей, связанных с многолетними полетами. Немедленных перспектив для контрмер, основанных на физических упражнениях, диетах или лекарствах, нет. Хотя эмпирические процедуры могут быть найдены, они не могут быть гарантированы. Рабочая группа считает, что перед началом серьезного планирования космических полетов продолжительностью в несколько лет необходимы крупные инвестиции в исследования.

      Исходная информация

      Опыт полетов

      Различные исследования людей во время длительного постельного режима, людей в космосе и крыс в космосе показали, что длительное бездействие и невесомость приводят как к значительным, так и к постоянным потерям кальция из организма. скелета и азота из мышц, а также при заметной атрофии обеих систем организма. Эти изменения были постоянными, но совершенно разными по степени от субъекта к субъекту. В самых продолжительных исследованиях постельного режима (7 месяцев) и в самом продолжительном орбитальном космическом полете, во время которого проводились метаболические измерения (3 месяца), скорость потери кальция была такой же высокой в ​​конце исследований, как и вскоре после их начала. При тяжелом параличе полиомиелита потери кальция приводили к рентгенологически видимому остеопорозу в костях нижних конечностей уже через 3 мес после паралича. В то время как общая скорость потери кальция у астронавтов Скайлэб составляла 0,4 процента от общего количества кальция в организме в месяц, потеря кальция в нижних конечностях была в 10 раз больше, чем в остальных частях тела (на основе исследований потери кальция в постельном режиме при метаболический баланс по сравнению со снижением плотности кальция в костях). Это могло привести через 8 месяцев полета к уменьшению плотности костей в ногах, аналогичному тому, что отмечается при паралитическом полиомиелите. В более длительных полетах, если потеря минеральных веществ будет продолжаться с такой же скоростью, кости ног могут сломаться во время физической работы всего за 9 лет.до 12 месяцев, особенно при весе, приближающемся к 1 g. Исследования обездвиженных кроликов показали заметное снижение прочности сухожилий и связок уже через 1 месяц. Таким образом, деформации, растяжения и даже разрывы связок могут возникнуть с большей вероятностью и в более раннее время, чем переломы костей.

      Клеточные механизмы

      Клеточные механизмы потери минералов неизвестны. Избыточное выделение кальция, связанное с повышенным содержанием гидроксипролина в моче у людей, свидетельствует об усилении резорбции костей. Гистологическое исследование костей крыс на «Космосе» показало подавление костеобразования; однако трудно применить эти результаты непосредственно к людям из-за различий в физиологии костей крыс.

      В более поздних исследованиях исследования постельного режима под спонсорством НАСА были продолжены в поисках так называемых «контрмер», которые можно было бы применять к астронавтам в космосе для подавления или предотвращения потери кальция. Все механические процедуры, испытанные до сих пор, оказались неэффективными. Соотносительные наблюдения показали, что необходимо разработать некую процедуру использования в полете, которая давала бы на скелет силу, эквивалентную 4-часовой ходьбе в день. Диета с высоким содержанием кальция и фосфора снижает потерю кальция до 9 раз.только 0 дней. Некоторые перспективы были отмечены для некоторых дифосфонатов, соединений, которые связываются с костным кристаллом и имеют тенденцию ингибировать резорбцию кости. Эти исследования контрмер продолжаются.

      В то же время при поддержке Национального института здоровья проводятся разнообразные исследования основных механизмов воздействия механических сил на динамику и развитие костей. Такие исследования могут дать представление о проблеме потери костной массы в космосе. И наоборот, разработка эффективных мер противодействия потере костной массы в космосе может способствовать улучшению терапии или лечения остеопороза, который характеризуется постепенным снижением массы и прочности костей и является наиболее распространенным клиническим заболеванием костей.

      Возможность образования камней в мочевыводящих путях

      Гиперкальциурия, связанная с потерей минералов из костей во время космического полета, может увеличить вероятность образования камней в мочевыводящих путях. Хотя от 75 до 80 процентов почечных камней содержат кальций, вероятность образования камней будет зависеть не только от повышенной концентрации кальция в моче, но и от других факторов, таких как рН мочи, концентрация неорганических элементов (магния, калия и фосфора), и концентрации органических соединений (мочевая кислота, цитрат и оксалат). Исследования постельного режима показали небольшое повышение pH мочи и отсутствие изменений в моче цитрата, который в амбулаторных состояниях повышается с увеличением содержания кальция в моче. Оба эти фактора, если бы они также были отмечены в космическом полете, способствовали бы снижению растворимости солей кальция. Эти соображения предполагают, что следует продолжить исследования образования камней в мочевыводящих путях в связи с микрогравитацией как существенной возможностью во время длительного космического полета. Вероятность такого возникновения может быть небольшой, особенно если позаботиться о поддержании обильного объема мочи; тем не менее, такое камнеобразование может иметь катастрофические последствия для здоровья и функций астронавта и, следовательно, для успеха конкретного полета.

      Предлагаемое исследование

      Характеристика

      По крайней мере, в течение следующих 10 лет исследования в области физиологии костей и метаболизма, связанные с космосом, вероятно, будут связаны в первую очередь с поиском эффективных способов защиты скелета от уменьшения массы, связанного с невесомостью. и снижение физической активности. Начальная фаза будет продолжением исследований постельного режима человека и исследований иммобилизации или подвешивания на приматах и ​​крысах, соответственно, как единственных практических моделей невесомости. Основные исследования «контрмер» до сих пор проводились на людях, которым полагался постельный режим. До сих пор в этих исследованиях ни одна протестированная физическая процедура не помогла предотвратить остеопороз, вызванный неупотреблением. Среди биохимических модальностей испытания только двух различных дифосфонатных соединений (ЭГДФ и дихлор) показали потенциал их полезности. Исследования на крысах и приматах, в том числе ряд исследований на крысах в полетах СССР-Космос, носили в основном наблюдательный характер, но с целью получения данных о скорости, степени, локализации и патофизиологических процессах потери костной массы, происходящей в условиях бездействия и в состоянии покоя. невесомость.

      Пока разрабатываются соответствующие планы исследований костно-мышечной системы на космической станции, некоторые исследования будут особенно актуальны для изучения влияния длительного пребывания в невесомости на скелетно-мышечную систему. Наиболее очевидным исследованием на животных, которое следует провести на космической станции, было бы воздействие последовательных групп крыс на 30, 60, 90 или более дней в невесомости с последующими различными биохимическими, рентгенологическими и гистологическими исследованиями мышц и костей для определения скорости и течение потери костной массы и получить более глубокое представление о ее основном механизме. Однако крыса не является идеальной моделью для таких исследований из-за ее постоянно растущего скелета. Поэтому следует запланировать проведение подобных исследований на животных со зрелым скелетом. К ним могут относиться кошки, собаки, маленькие свиньи и — возможно, позднее — приматы. Целевая группа вновь подчеркивает желательность сосредоточения исследований на ограниченном числе хорошо охарактеризованных видов.

      В соответствии с принципом НАСА о расширении знаний о последствиях космического полета за счет постепенного увеличения продолжительности полета, ответ на вопрос о том, будет ли потеря кальция продолжаться после некоторого критического уровня плотности кости, должен быть получен путем изучения астронавтов, находящихся в условиях невесомости. Специалисты по полезной нагрузке должны обучаться в космосе не менее 6 месяцев, а в зависимости от результатов, возможно, от 9 до 12 месяцев. Такие исследования должны включать не только измерения плотности костей перед полетом и после полета. Скорее, они должны включать метаболические исследования определенных лиц, анализ диетического контроля и общего количества экскрементов. Это позволило бы довольно точно оценить характер и степень продолжающейся потери костной и мышечной массы. Потребность в методах визуализации, необходимых для облегчения этого исследования, обсуждается в главе 7. Крайне важно, чтобы мы продвинулись в этом исследовании, прежде чем мы отправимся в космические полеты на несколько лет, как это требуется для исследования Марса.

      Клеточные механизмы

      В настоящее время в исследованиях костей используются постельный режим для людей, подвешивание за хвост для крыс и иммобилизация для приматов. Следует приложить усилия для разработки других животных моделей, которые были бы менее дорогими и более управляемыми, чем приматы, и имели бы более подходящую скелетную систему, чем крысы. Что касается экспериментальных методов, то исследователями космической физиологии до сих пор относительно мало сделано в области кинетических исследований для оценки скоростей образования и резорбции костей и воздействия на них различных процедур или агентов. Радиоактивные изотопы можно использовать в исследованиях на животных в надлежащих дозировках. Кинетические исследования человека в космосе будут более сложными. Использование стабильных изотопов в целом растет, несмотря на их высокую стоимость, и предположительно на 1995 соответствующих исследований могут быть разработаны для людей в условиях микрогравитации. Некоторые медицинские физиологи кости все больше интересуются биофизическими и биомеханическими воздействиями на кость (Конференция Крока в 1983 г. на тему «Функциональная адаптация костной ткани»).

      Разработка культур костных клеток и тканей также потребуется для прогресса в понимании костного и минерального метаболизма в условиях микрогравитации. Поскольку они имитируют гормональные и механические стрессы, их различными составами и характеристиками можно манипулировать легче, чем интактными животными. Более точные измерения магнитных и потоковых потенциалов, а также пьезоэлектрических энергий становятся доступными для использования в самых разных исследованиях, включая взаимосвязь механических и электрических сил и биохимических сигналов в культурах костных клеток. Несмотря на неуклонное развитие более сложных методов, на борту космических аппаратов по-прежнему будут необходимы возможности для контроля диеты и сбора образцов для изучения метаболического баланса. Какие бы важные выводы мы ни получили из исследований органов, тканей и клеток о механизмах и о том, как на них воздействовать, все равно будет необходимо периодически измерять изменения в скорости, массе и характере потока ключевых элементов во всем животном или в целом. человек.

      Питание

      Многочисленные предыдущие исследования, не связанные с космосом, показали, что увеличение потребления белка увеличивает экскрецию кальция с мочой. Поэтому уровень белка в рационе космонавтов, до сих пор выбранный ими как достаточно высокий, нуждается в пересмотре на предмет его возможной связи с возможностью образования камней в мочевыводящих путях и со скоростью потери минералов из скелета. В то же время существует некоторая степень неопределенности относительно того, является ли высокое содержание фосфатов в мясе частично защитным. Космическая станция должна была стать логической клинической лабораторией, в которой можно было бы решить вопрос о наилучшем содержании и пропорциях кальция, фосфатов и белков в рационе космонавтов, подвергающихся месяцам и годам невесомости.

      Возможная польза от манипулирования питанием была проверена среди различных попыток найти средства защиты скелета в невесомости. В исследованиях длительного постельного режима, спонсируемых НАСА (V. Schneider and Associates), высокое потребление кальция и фосфатов не позволяло балансу кальция стать отрицательным в течение первых трех месяцев постельного режима, но в течение четвертого месяца увеличение экскреции кальция с фекалиями приводило к продолжающимся потерям кальций (отрицательный баланс). Аналогичное исследование эффектов высокого потребления кальция можно было бы повторить на космической станции, но оно, вероятно, не имело бы высокого приоритета.

      Резюме

      Обзор текущего состояния знаний о деминерализации костей и возможности образования мочевых камней в космосе показывает, что в этой области потребуется значительно больше исследований в период с 1995 по 2015 год. требуют, по крайней мере, тщательного наблюдения во время длительного пребывания в космосе, даже если были разработаны контрмеры, эффективные в миссиях меньшей продолжительности. Деминерализация костей, пожалуй, самая серьезная опасность при длительном пребывании в космосе в настоящее время. Полностью эффективная контрмера или даже полное понимание задействованных механизмов не будет доступно к 1995 и потребует значительных инвестиций в понимание фундаментальной биологии развития, формирования и резорбции кости.

      Мышечный метаболизм

      Введение

      После нескольких дней пребывания в условиях микрогравитации увеличивается экскреция соединений азота с мочой и начинается атрофия мышц. Эти эффекты могут поставить под угрозу способность космонавтов выполнять свою работу. Возможно, они не смогут выдержать стресс от перегрузки по возвращении на Землю; продолжающееся выделение азота может иметь вредные гормональные и пищевые эффекты. Хотя упражнения, диета или лекарства могут улучшить эти эффекты, рабочая группа ожидает, что успешная профилактика будет основана на фундаментальном понимании контроля экспрессии генов, кодирующих структурные и регуляторные белки мышц.

      Предыстория

      Опыт полетов

      Повышенное выделение азота с мочой у астронавтов в Скайлэбе в основном отражало потерю мышечной массы, как это наблюдается при постельном режиме, но было непостоянным и, как правило, большей степени. По крайней мере, небольшая часть этой избыточной экскреции азота может отражать глюконеогенез, связанный с наблюдаемым повышенным высвобождением кортизола, хотя увеличение кортизола в плазме как в Skylab, так и в недавнем исследовании постельного режима было довольно скромным. Нельзя исключать возможности какого-то другого воздействия, подобного «токсичному» фактору тяжелой болезни. Однако большая часть атрофии происходит в антигравитационных мышцах, которые больше не несут нагрузки. Из этих различных возможных факторов, способствующих избыточному выделению азота, мышечная атрофия явно является основным.

      У всех девяти астронавтов Скайлэба высокий уровень выделения азота не ослабевал на протяжении всего полета (до 84 дней). Это указывает на серьезную неисправность, которая вряд ли достигнет нового устойчивого состояния, пока не будет достигнута крайняя степень атрофии. Эта потеря азота сопровождалась потерей от 15 до 30 процентов мышечной массы и силы в нижних конечностях. Это создает значительные препятствия для активной работы в условиях гравитации Марса или по возвращении на Землю. Значительные и трудоемкие упражнения астронавтов на Скайлэб-4 привели к несколько меньшим потерям мышечной массы и силы, чем в более ранних полетах, но, очевидно, этого было недостаточно для полной защиты.

      При космических исследованиях крыс в серии полетов «СССР-Космос» отмечалась дифференциальная атрофия различных типов мышечных волокон и множество очаговых гистопатологических изменений со случайной делецией миофибриллярных филаментов. Наблюдалась потеря мышечной силы и эластичности, а также некоторые специфические изменения активности ферментов. У крыс в этих космических исследованиях, которые подвергались центрифугированию, эти мышечные изменения были в значительной степени предотвращены.

      Наземные исследования

      Непосредственно к этой человеческой проблеме относятся спонсируемые НАСА исследования на животных атрофии мышц из-за неиспользования. Эти исследования подчеркивают усилия по определению физиологических и биохимических механизмов, лежащих в основе мышечной атрофии. Они также направлены на разработку неинвазивных методов измерения мышечной массы и на поиск полезных контрмер. Хотя механизм процесса атрофии остается неизвестным, некоторые аспекты стали очевидными. Мышечная атрофия сопровождается снижением синтеза мышечного белка и некоторой степенью деградации. Как было показано на подвешенных крысах (задние конечности не нагружены), нагрузка и растяжение неактивных мышц ног предотвращали атрофию мышц и стимулировали синтез белка; добавление электрической стимуляции заметно увеличило синтез белка. Как показано на культурах мышечных клеток, растяжение стимулирует синтез белка.

      Ранее отмечалось неопределенное значение физических упражнений для подавления атрофии мышц при полете человека; никаких контролируемых исследований упражнений в полете не предпринималось.

      Предлагаемое исследование

      Исследования, спонсируемые НАСА, в настоящее время направлены на изучение основных механизмов, связывающих мышечную потребность или нагрузку с гипертрофией, а снижение потребности — с атрофией. Каковы сигнал и последовательность биохимических шагов для инициации повышенного синтеза белка и его отложения в мышечных волокнах, и что передает сообщение о замедлении синтеза белка? Ответы на эти вопросы окажут влияние на исследования мышц далеко за пределами космического полета.

      Используя различные исследования на животных и людях, нам необходимо определить, какие мышцы и типы волокон в первую очередь поражаются в зависимости от продолжительности воздействия микрогравитации. Необходимо изучить взаимосвязь мышечной усталости с воздействием микрогравитации и полезность различных режимов упражнений для смягчения последствий микрогравитации. Какие микроанатомические, ферментативные и биохимические изменения происходят в миофиламентах, в мышечной ткани стенок вен, в мышечно-сухожильных соединениях, в сухожилиях и связках при воздействии микрогравитации?

      Для исследования мышц доступны различные методы: электронная микроскопия, электромиография, компьютерная томография и исследования метаболизма стабильных изотопов. Начали изучать эффекты электрической стимуляции мышц, но возможные комбинации частоты, напряжения и силы тока почти безграничны. Это лишь некоторые из возможных вариантов расширения наших знаний о физиологии и биохимии мышц под влиянием микрогравитации. Эти существующие технологии следует сочетать с развивающимися методами иммунохимии, рекомбинантной ДНК и клонирования генов.

      Чтобы понять изменения мышечной массы и силы, мы должны понять лежащие в их основе клеточные и молекулярные механизмы. Были секвенированы гены, кодирующие многие основные белки мышц, а также их контролирующие элементы. Наша цель — связать механический стресс, уровень гормонов и питание с контролем экспрессии этих генов. 1995. Очевидно, что сердечно-сосудистая, легочная и почечная системы имеют решающее значение для здоровья. На момент написания этой статьи реакция сердечно-легочной и почечной систем человека на кратковременное воздействие микрогравитации, по-видимому, была относительно свободной от серьезных угроз для здоровья и работоспособности в космическом полете. Однако теперь у нас есть лишь элементарное представление об оптимальной подготовке к космическому полету, физиологическом поведении во время воздействия микрогравитации и реаккомодации в условиях невесомости.

      Фон

      Сердечно-легочная и почечная системы легко адаптируются к условиям микрогравитации. Адаптация к относительно коротким полетам (от 7 до 10 дней) быстро отменяется по возвращении в среду с ускорением. Теперь кажется вероятным, что полеты продолжительностью от 28 до 237 дней, самая короткая миссия «Скайлэб» и самая длинная миссия «Салюта», соответственно, приводят к несколько более обширным, хотя качественно схожим адаптациям, но требуют пропорционально большего времени для реадаптации к однократному ускорению. Двумя примерами послеполетных проблем являются ортостатическая непереносимость и снижение способности к физическим нагрузкам.

      Ортостатическая непереносимость характеризуется группой симптомов, которые возникают после стояния: головокружение, тахикардия в покое, лабильное артериальное давление, сужение пульсового давления и предобморочное состояние или обморок (обморок). Сниженная способность к физической нагрузке — это наблюдаемое снижение способности выполнять определенный объем работы и обычно измеряется продолжительностью упражнений на беговой дорожке или велотренажере до максимального уровня потребления кислорода. При нынешнем уровне опыта как ортостатическая непереносимость, так и снижение способности к физическим нагрузкам становятся более серьезными при более длительном воздействии микрогравитации и требуют более длительного времени восстановления после возвращения на Землю. По-видимому, нет качественной разницы между краткосрочным и среднесрочным воздействием микрогравитации в отношении состояния сердечно-сосудистой системы и работоспособности в космосе. В эпоху шаттлов исследователи по-прежнему озабочены разработкой и совершенствованием контрмер для предотвращения или облегчения сердечно-сосудистых проблем, связанных с возвращением из микрогравитации в земную гравитацию (один g). Текущие кандидаты на контрмеры включают предполетные и летные упражнения, применение отрицательного давления в нижней части тела (LBNP) во время космического полета, загрузку жидкостью перед входом в атмосферу и реабилитацию после возвращения на Землю.

      Низкий объем крови, сдвиг жидкости, ортостатическая непереносимость и непереносимость LBNP, снижение толерантности к физическим нагрузкам и уменьшение размера сердца наблюдались после воздействия микрогравитации на срок до 6 месяцев. Однако последствия пребывания в условиях микрогравитации более 9 месяцев совершенно неизвестны. Это вызывает серьезную озабоченность, поскольку такие эффекты могут включать не только усиление уже известных обратимых изменений, но также и появление до сих пор нераспознанных и необратимых изменений сердечно-легочной функции. Например, некоторые наблюдатели предполагают, что при длительном воздействии микрогравитации происходит потеря сердечной массы. Сделают ли длительные миссии космических путешественников непригодными для возвращения в среду с ускорением?

      Наконец, следует признать, что условия микрогравитации могут стать уникальной лабораторией для исследования фундаментальной физиологии и развития сердечно-сосудистой и легочной систем. Основные наблюдения в условиях микрогравитации могут найти практическое применение для здоровья человека на Земле, возможно, для преодоления последствий длительного постельного режима.

      Предлагаемое исследование

      Сердечно-сосудистое кондиционирование

      Можно ожидать, что несколько текущих вопросов в области сердечно-легочной функции будут по-прежнему вызывать большой интерес через 10 лет, несмотря на запланированные исследования для миссий шаттлов.

      Главной из актуальных тем является сердечно-сосудистая недостаточность. Механизмы перемещения телесной жидкости еще предстоит выяснить, и, несомненно, они непросты. Кроме того, при воздействии микрогравитации вероятны почечные и эндокринные изменения, а также нейрорегуляторные изменения. Нам необходимо охарактеризовать все сердечно-сосудистые, почечные, эндокринные и нейрорегуляторные силы, действующие во время космического полета, входа в атмосферу и после входа в атмосферу.

      Послеполетная ортостатическая непереносимость связана не только с потерей жидкости. У нас есть доказательства того, что и вегетативная нервная система, и секреция гормонов изменяются. Их влияние на почки, кровеносные сосуды и сердце еще предстоит полностью понять, и их необходимо изучать при различной продолжительности пребывания в невесомости. Выяснение механизмов этих эффектов обещает пролить свет на некоторые клинические проблемы, не связанные с космическими полетами, такие как высокое кровяное давление и сердечная недостаточность.

      Проблема длительного воздействия микрогравитации становится все более серьезной; наблюдаемые в настоящее время космические эффекты могут усилиться или появиться новые. Все сердечно-сосудистые изменения в настоящее время кажутся относительно легкими и полностью обратимыми при возобновлении воздействия 1g. Может ли ортостатическая непереносимость стать необратимой после длительного воздействия? Как продолжительные миссии повлияют на реадаптацию сердечно-сосудистой системы к перегрузке? Теперь кажется, что космический полет не оказывает вредного воздействия непосредственно на сердце; приведут ли длительные космические полеты к необратимой, инволюционной дегенерации миокарда или «гипотрофии»? Возможно, удивительно, что на сегодняшний день у нас очень мало понимания точных физиологических эффектов — полезных или вредных — различных типов упражнений на это явление. декондиционированности сердечно-сосудистой системы. Например, некоторые данные свидетельствуют о том, что аэробно тренированный человек может быть более подвержен ортостатической непереносимости. Протоколы предполетных, летных и послеполетных упражнений должны быть разработаны и тщательно проверены, чтобы определить, какие типы упражнений, если таковые имеются, могут быть лучшими мерами противодействия декондиции. В проблему понимания влияния упражнений на сердечно-сосудистую недостаточность также входит понимание реакции газов крови, электролитов, глюкозы, инсулина, гормона роста, глюкагона и кортизола.

      Условия микрогравитации будут идеальным местом для изучения нейрогуморального контроля сердечно-сосудистой системы. Хорошо известно, что тела прямоходящих приматов, включая людей, имеют несколько «встроенных» механизмов для контроля объема крови и давления во время постуральных изменений в присутствии гравитации. Эти механизмы включают: (1) изменение тонуса периферических сосудов, опосредованное барорецепторами артерий, (2) регулирование объема мочи и выделения электролитов, опосредованное барорецепторами низкого давления в предсердиях, (3) согласование вентиляции и перфузии во всех сегментах легких, (4) ауторегуляция функции головного мозга и (5) использование обратных клапанов в венозной системе. Эти нейрогуморальные механизмы сложны и включают афференты симпатической системы и эфференты, берущие начало в области гипоталамуса и ствола мозга и идущие к сердцу, почкам и периферическим сосудам. Нейротрансмиттеров много, и некоторые гормоны, такие как так называемый «натрийуретический фактор», еще не полностью охарактеризованы.

      Работа с животными выявила важность этих регуляторных систем. Собаки, у которых вырезаны барорецепторы каротидного синуса, имеют колебания среднего артериального давления от 40 до 200. Ручное сдавливание каротидных синусов может вызвать обмороки и брадикардию (снижение частоты сердечных сокращений) у здоровых людей. Однако на орбите или в открытом космосе каротидный синус будет генерировать нервные импульсы с более или менее постоянной частотой, с ускорением, обычно намного меньшим, чем одно g. Степень снижения чувствительности барорецепторов при длительном космическом путешествии и их способность восстанавливать утраченную чувствительность неизвестны. Учитывая возможные катастрофические последствия потери чувствительности барорецепторов, которые могли сыграть роль в обмороке и длительной недееспособности российских космонавтов после возвращения из их 211-дневного полета, целесообразно исследовать взаимосвязь между продолжительностью воздействия микрогравитации и степень и продолжительность потери чувствительности барорецепторов.

      Хотя мы могли бы ожидать, что полеты шаттлов и наземное моделирование помогут, в 1995 году нам все еще нужно будет более полно понять действие лекарств, влияющих на сердечно-легочную и почечную системы в космосе. Это будет необходимо для адекватного поддержания здоровья. В порядке убывания приоритета должны быть исследованы следующие классы препаратов: антиаритмические средства, бронходилататоры, противоаллергические/антианафилактические средства, анальгетики (включая наркотические), снотворные/психотропные средства, диуретики и антикоагулянты.

      Функция легких

      В настоящее время имеется мало информации о функции легких во время космического полета. Однако возможно, что длительные изменения в относительном распределении потоков крови и воздуха в разных отделах легких могут необратимо влиять на функцию правых отделов сердца.

      Дисбаризм, состояние, возникающее в результате воздействия пониженного или изменяющегося барометрического давления, является проблемой, возрастающей в период шаттлов, но угрожает стать еще более серьезной во время пилотируемого строительства и ремонта космических станций и транспортных средств на орбите. . Вероятно, к 1995 нам все еще потребуются дальнейшие, возможно срочные исследования дисбаризма. Это проблема, затрагивающая несколько дисциплин, но, безусловно, относящаяся к легочной системе.

      Функция почек

      Почки занимают центральное место в вышеупомянутых физиологических вопросах. Проблемы с почками могут возникнуть в космической среде. Как обсуждалось ранее, невесомость вызывает ежемесячную резорбцию 0,4% костного кальция, который выводится с мочой. При повышенной концентрации кальция в моче и некоторых других изменениях, вызванных невесомостью (таких как щелочность мочи и возможное уменьшение объема мочи), камни в почках могут образовываться легче. В дополнение к изнурительной боли камни в почках могут блокировать мочевыводящие пути и спровоцировать инфекцию, что потенциально весьма опасно. Таким образом, функцию почек следует лучше понять в отношении метаболизма кальция, а также его связи с сердечно-сосудистыми явлениями.

      Выводы и рекомендации

      Сердечно-сосудистые механизмы могут быть взаимосвязаны с проблемами в системах с более высоким приоритетом: сдвиги объема жидкости могут играть ключевую роль в развитии нейровестибулярных расстройств, что еще больше увеличивает необходимость полного исследования феномена нарушения кровообращения и его физиологии. В ближайшие 10 лет мы узнаем больше о сердечно-сосудистой, легочной и почечной физиологии в условиях микрогравитации. Это будет достигнуто за счет наземных, а также ограниченного количества летных экспериментов. Однако новых знаний будет недостаточно для решения большинства проблем, связанных с кратковременным воздействием.

      В 1995 году, вероятно, практически ничего не будет известно о сердечно-легочных и почечных последствиях длительного космического полета, особенно о возможности необратимых изменений или адаптации. Таким образом, в общий план исследований на период с 1995 по 2015 год необходимо включить сердечно-легочные и почечные исследования, уделяя особое внимание длительному нарастающему воздействию.

      Ожидается, что методология и приборы для измерения и визуализации станут более сложными к 1995. Мы продолжим добиваться значительных успехов в нескольких областях, включая следующие: (1) надежность, гибкость и точность инструментов и методов, (2) миниатюризация инструментов, (3) новые и более мощные неинвазивные методы визуализации и (4) ) возможность накапливать и обрабатывать данные в режиме on-line, на борту.

      Целевая группа предлагает несколько приоритетов для исследования сердечно-сосудистой, легочной и почечной систем:

      1.

      Мы должны знать больше о физических упражнениях: какие программы предполетной подготовки или скрининга действительно лучше всего? Что наиболее эффективно для профилактики и лечения декондиционированности? Каков оптимальный профиль восстановления после полета для восстановления нормального сердечно-легочного здоровья и активности в однократной перегрузке? Какова роль нагрузки солью и водой непосредственно перед входом в атмосферу или использования препаратов, удерживающих натрий, или других средств в качестве контрмер? Что вообще нужно планировать для земной реабилитации долговременных космонавтов?

      2.

      Мы должны в гораздо большей степени обосновать наши наземные модели невесомости, определить их границы и достоверность, а также проверить их соответствие продолжительности воздействия микрогравитации.

      3.

      Мы должны охарактеризовать действие лекарств и их метаболизм в условиях микрогравитации. Вышеупомянутый список агентов должен быть полностью изучен для обеспечения их безопасного и эффективного использования в космосе.

      4.

      Мы должны быть готовы как можно скорее провести долгосрочные эксперименты для изучения возможности длительных или необратимых изменений в сердечно-легочной системе. Это обязательно потребует наблюдения за животными, находящимися в условиях невесомости в полностью контролируемых условиях.

      Важно подчеркнуть, что вышеупомянутые исследования в решающей степени будут включать использование животных в космосе. Такие эксперименты невозможно провести без хорошо спроектированной, бесперебойно функционирующей и безопасной лаборатории на животных; важность этого понятия невозможно переоценить.

      Интегрированные функции

      Введение

      Каждый аспект человеческой физиологии может быть затронут космическим полетом или внеземным обитанием. Предыдущие четыре раздела этой главы были посвящены системам, которые уже продемонстрировали необходимость исследования. В этом разделе рабочая группа рассматривает питание и иммунную систему. Хотя каждую систему или процесс в конечном счете следует рассматривать в контексте всего человека, рабочая группа подчеркивает системную важность питания и иммунологии.

      Питание

      Предыстория

      До начала программы космических полетов предполагалось, что уменьшение усилий при движении в невесомости приведет к уменьшению потребности в калориях по сравнению с земной. Однако на самом деле диета планировалась с калорийностью, близкой к той, которая необходима для нормальной жизнедеятельности на Земле. На практике эта процедура работала достаточно хорошо. Во время полетов Скайлэба продолжительностью от 1 до 3 месяцев происходила умеренная потеря массы тела, связанная с перемещением жидкости в организме и потерей мышечной массы, поскольку астронавты потребляли от 2400 до 2800 калорий в день. В космосе явно не было снижения потребности в калориях.

      В прошлом многие спортсмены и космонавты были убеждены, что высокое потребление белка способствует наращиванию мышечной массы и силе. Однако физиологические данные указывают на то, что количество белка в мышцах увеличивается только тогда, когда это необходимо для мышечной гипертрофии, необходимой для постоянной физической активности; избыточные калории любого вида преобразуются и откладываются в организме в виде жира. Кроме того, многочисленные предыдущие исследования, не связанные с космосом, показали, что увеличение потребления белка увеличивает экскрецию кальция с мочой. Таким образом, уровень белка в рационе космонавтов необходимо пересмотреть на предмет его возможной связи с возможностью образования камней в мочевыводящих путях и, возможно, со скоростью потери минералов из скелета. Существует некоторая степень неопределенности в отношении того, является ли высокое содержание фосфатов в мясе частичной защитой от влияния высокого потребления белка на увеличение содержания кальция в моче. В то же время необходимо следить за тем, чтобы не усугубить отрицательный баланс азота, связанный с атрофией мышц в невесомости, путем поощрения слишком низкого потребления белка. Поскольку отрицательный баланс азота в космосе возникает при ежедневном потреблении белка от 85 до 9 г.5 г рекомендуемое потребление не должно опускаться ниже этого уровня.

      Углеводы должны вызывать особую озабоченность из-за их влияния на поведение. Многочисленные данные подтверждают мнение о том, что любой пищевой углевод, вызывающий секрецию инсулина, может, если он не потребляется с достаточным количеством белка, увеличить синтез и высвобождение нейротрансмиттера серотонина в головном мозге. Это вещество вызывает у людей сонливость и мешает оптимальной работе. Если эту взаимосвязь не распознать, меню и время потребления определенных продуктов, особенно закусок, могут не соответствовать требуемым задачам, особенно если они сложны и продолжительны. Возможно, будут обнаружены и другие компоненты пищи, влияющие на поведение, настроение и познание. Поскольку углеводы являются вероятными продуктами будущих химических синтетических систем, важно определить тип и максимальное количество углеводов, которые должны разумно содержаться в рационе человека.

      Текущие (1980 г.) рекомендуемые диетические нормы (RDA) Совета по пищевым продуктам и питанию Национального исследовательского совета включают 800 мг в качестве подходящего количества кальция, которое следует принимать ежедневно с основной целью «защиты» скелета. Гораздо более высокий уровень в настоящее время находится на рассмотрении комитета, работающего над следующей редакцией RDA. В ожидании одобрения Советом по пищевым продуктам и питанию 1000 мг являются разумной базовой цифрой кальция в рационе для космических полетов.

      Среди контрмер, протестированных НАСА, было высокое потребление кальция и фосфора как у субъектов, соблюдающих постельный режим, так и у астронавтов Skylab. Исследование показало, что эта процедура поддерживала баланс потребления и выделения кальция на срок до 3 месяцев, после чего постепенно возрастающая экскреция кальция с калом вызывала отрицательный баланс кальция. Следовательно, в настоящее время нет оснований рекомендовать более высокий уровень потребления, чем 1000 мг/день.

      Исследования эффектов повышенного потребления фосфора в постельном режиме показали некоторое подавление тенденции к повышению уровня кальция в моче, но общие манипуляции с потреблением фосфора оказались неэффективными из-за постепенного увеличения экскреции кальция с фекалиями. Кроме того, следует помнить о возможном вредном эффекте потребления фосфора выше, чем при приблизительном отношении кальция к фосфору 1:1,8. Слишком высокое потребление фосфора оказывает некоторое связывающее действие на кальций в кишечнике и, как правило, препятствует его всасыванию.

      Текущая рекомендуемая суточная доза магния составляет 350 мг/день для взрослых мужчин. Хотя исследования этого элемента в отношении костей гораздо менее многочисленны, чем исследования кальция, исследования, проведенные на сегодняшний день, показывают, что вредные эффекты, по-видимому, не возникают, за исключением, возможно, низкого потребления — как при искусственной диете — в течение очень долгого времени.

      Поскольку еще не проводилось исследований влияния космических полетов на метаболизм любого из микроэлементов, нельзя сделать никаких замечаний, кроме того, что следует позаботиться о том, чтобы космический рацион содержал микроэлементы в количествах, рекомендованных в RDA.

      Важным витамином в длительных космических полетах является витамин D, «солнечный витамин». Заключение в космическом корабле предотвратит нормальное преобразование в коже предшественника витамина D в витамин D. Обычно это достигается путем воздействия на лицо и руки солнечного света всего 20–30 минут в день. Поскольку витамин D необходим для облегчения всасывания кальция из кишечника, а также для других связанных с кальцием эффектов в почках и костях, этот витамин необходимо будет снабжать космических путешественников.

      Однако количество не должно превышать от 800 до 1000 МЕ. в день.

      Другие витамины не столь критичны, поскольку ожидается, что в рационе будет потребляться достаточное количество, при условии, что он «сбалансирован» и витамины не разрушаются в результате используемых методов консервирования пищевых продуктов. Однако стало обычным давать космонавтам ежедневные витаминные добавки.

      Отсутствие естественного света на космических кораблях может оказывать значительное влияние, помимо влияния на синтез витамина D. Большую часть своей эволюционной истории человек проводил свои дни на открытом воздухе, подвергаясь воздействию от 1000 до 8000 фут-свечей света, обеспечиваемого солнечными лучами (отфильтрованными через озоновый слой), включая небольшое, но важное количество среднего и ближнего света. -ультрафиолетовый свет и примерно равные доли различных цветов видимого света. Внутреннее освещение в большинстве офисов и до сих пор на всех космических кораблях имеет гораздо меньшую интенсивность (обычно от 60 до 100 фут-свечей) и, если оно излучается флуоресцентными лампами «дневного света» или «холодно-белыми» лампами, имеет недостаток ультрафиолетового излучения. светлые (и синие, и красные) и избыточные в светлых тонах (желто-зеленые), которые лучше всего воспринимаются сетчаткой как яркость. Если единственное воздействие света на людей заключается в создании субъективной яркости, то этого спектра искусственного света может быть достаточно. Однако стало совершенно ясно, что свет обладает многочисленными дополнительными физиологическими и поведенческими эффектами и что «спектры действия» этих эффектов (т. е. степень, в которой они активируются различными длинами волн) отличаются от спектра яркости. Например, свет оказывает прямое воздействие на химические вещества вблизи поверхности тела, фотоактивируя предшественники витамина D (как отмечалось выше) и разрушая циркулирующий билирубин и, возможно, другие фотоабсорбирующие соединения. Он также оказывает косвенное влияние через глаза и мозг на нейроэндокринные функции, циркадные ритмы, секрецию шишковидного тела и, что наиболее очевидно, на настроение. У многих людей наблюдаются резкие перепады настроения в зависимости от времени года, склоняясь к депрессии осенью и зимой, когда световой день становится короче. Некоторые переходят в признанную депрессию, теперь известную как «синдром сезонного аффективного расстройства», болезнь, которая может быть связана с чрезмерной секрецией гормона шишковидной железы, мелатонина, и которую также можно лечить с помощью нескольких часов дополнительного света в день. Хотя это еще не доказано, весьма вероятно, что длительное воздействие неадекватного освещения, то есть неправильного спектра, или слишком низкой интенсивности, или слишком малого количества часов света в день, может отрицательно сказаться на настроении и работоспособности. Имеющаяся информация, хотя и не полностью удовлетворительная, предполагает, что условия освещения, обеспечиваемые в настоящее время на космических кораблях, действительно могут быть неадекватными. Адекватность освещения должна быть частью планирования долгосрочных космических полетов, и все физиологические, биохимические и поведенческие эффекты света должны быть тщательно изучены.

      В первые дни планирования пилотируемых космических полетов многие думали, что диета должна быть малошлаковой по своему характеру, чтобы испражнения были небольшими и нечастыми. Было замечено, особенно во время более длительных полетов, что функция кишечника в условиях микрогравитации практически нормальна. Следовательно, диеты должны быть нормальными по содержанию остатков, и должна быть обеспечена достаточная масса тела, чтобы можно было относительно легко испражняться один или два раза в день.

      Предлагаемое исследование

      В ходе космических полетов продолжительностью от нескольких месяцев до нескольких лет следует оценить приемлемость различных доступных в настоящее время упакованных, консервированных, сублимированных или термостабильных пищевых продуктов. Поскольку возможности перевозки и хранения замороженных продуктов питания, вероятно, будут ограничены в чрезвычайно длительных полетах, исследования в области космических пищевых технологий следует возродить при планировании эпохи космической станции. На сегодняшний день исследования в области питания (не связанные с космосом) показывают, что люди не жаждут постоянного разнообразия в еде, а склонны выбирать продукты в одном и том же небольшом диапазоне или ограниченном количестве в течение месяцев, на протяжении всей жизни. Сокращение общего списка доступных продуктов питания также должно упростить как стратегию хранения нескольких продуктовых наборов в долго летящем космическом корабле, так и возможность путешественников доставать желаемые продукты с минимальными трудностями и временем. Космическая станция должна будет обеспечить функцию проверки долгосрочной долговечности и приемлемости как имеющихся в настоящее время, так и новых продуктов.

      Также будет необходимо проверить текущие расчеты, что на дальнемагистральных транспортных средствах будет достаточно и удовлетворительно храниться продовольствие на 3 года полета. Эти исследования должны стать руководством для программы CELSS. В свою очередь, большая часть исследований в области питания должна основываться на реалистичных прогнозах характеристик и количества пищевых продуктов, которые будут производиться CELSS.

      Иммунная система

      Предыстория

      Хотя имеющиеся на сегодняшний день сообщения противоречивы, некоторые указывают на то, что микрогравитация может нарушить работу иммунной системы. Исследования клеточного иммунитета 21 члена экипажа миссий «Аполлон» показали, что у 7 не было выявлено каких-либо устойчивых изменений. Напротив, Cogoli et al. сообщили, что культуры лимфоцитов человека, подвергнутые воздействию микрогравитации, реагировали на конканавалин А, стимулирующий лимфоциты агент, 9на 7 процентов меньше, чем наземные средства управления. Это стандартный тест, используемый для оценки способности лимфоцитов периферической крови размножаться при стимуляции этим агентом. Исследования астронавтов первых четырех полетов STS показали, что после космического полета реакция лимфоцитов на фотогемагглютинин, еще один стимулятор лимфоцитов, снизилась с 18 до 61 процента от нормы. Было высказано предположение, что вышеуказанные изменения были вызваны воздействием стресса, но это не установлено и требует дальнейшего изучения.

      Сообщалось, что во время беспилотного российского космического полета у крыс, летевших в течение 22 дней, заметно уменьшился вес лимфатических узлов и селезенки по сравнению с контролем на Земле из-за заметного снижения лимфоцитов в этих органах. Было обнаружено, что эффекты обратимы, так как органы вернулись к норме через 27 дней после полета. В другом исследовании Мандель и Балиш изучали крыс, подвергшихся 20-дневному полету на борту беспилотного корабля «СССР-Космос 7820».0190 Listeria monocytogenes за 5 дней до полета, и сравнивали животных, подвергшихся воздействию космических условий, с контрольными животными, подвергавшимися воздействию одного g. Они пришли к выводу, что у летучих крыс не было обнаружено ухудшения приобретаемого клеточного иммунитета к L. monocytogenes .

      В одном исследовании лимфоциты мыши или человека, подвергшиеся воздействию 2 г и 4 г соответственно, демонстрировали усиленный ответ на конканавалин А по сравнению с параллельными культурами при дозе 1 г. В других исследованиях гипергравитация практически не влияла на гуморальный ответ. С другой стороны, время выживания трансплантата увеличилось у крыс, получавших 2,5 г в течение 4 дней до операции и 3 г после операции. Эти результаты показывают, что клеточный иммунитет против тканевых трансплантатов может быть нарушен в условиях гипогравитации. Эти исследования также подчеркивают необходимость контроля иммунной системы в полете с ускорением.

      Принимая во внимание нынешнее неопределенное состояние влияния гипогравитации и гипергравитации на иммунную функцию, рабочая группа рекомендует систематически изучать основные компоненты и функции иммунной системы при повышенной и пониженной гравитации. Эти исследования приобретают дополнительную важность, поскольку, как обсуждалось ранее, концентрации микроорганизмов в космических аппаратах могут быть значительно выше нормы.

      Предлагаемое исследование

      Конкретные вопросы, на которые должны ответить исследования в области микрогравитации, включают следующее:

      1.

      Как влияет микрогравитация на лимфоидные органы — узлы, селезенку, тимус и костный мозг?

      2.

      Изменился ли ответ на примирование антигена?

      3.

      Изменен ли ответ на антиген-индуцированный вторичный ответ?

      4.

      Какие субпопуляции индуцированных лимфоцитов?

      5.

      Какова плотность рецепторов на макрофагах, включая C3b, Fc и Ia, в условиях, которые активируют макрофаги?

      6.

      Изменяется ли формирование аллергической гранулемы и замедленной реакции гиперчувствительности при использовании штамма БЦЖ Mycobacterium tuberculosis ?

      7.

      Каковы концентрации сывороточного Ig и комплемента?

      8.

      Какова концентрация интерферона и интерлейкина 2?

      Хотя необходимо ответить на эти вопросы для человеческой системы, необходимо провести некоторые эксперименты на мелких млекопитающих.

      Условия, связанные с космическими путешествиями, космическими станциями и планетарными колониями, поднимают множество новых и важных проблем, связанных с взаимодействием хозяина и паразита с участием человека и животных. Смена членов экипажа на космической станции приведет к появлению различных штаммов грибков, бактерий и вирусов, которые могут способствовать появлению «новых» штаммов условно-патогенных микроорганизмов посредством мутаций и генетического обмена. В исследованиях также следует учитывать динамику образования аэрозолей и выживания микробов в условиях невесомости. Как обсуждалось в главе 8, специальное оборудование для этих исследований включает в себя: микроскоп с передачей изображения, лазерный цитофлюорограф, устройство для иммуноэлектрофореза и небольшую центрифугу на 20 000 g.

      Другие системы

      В настоящее время невозможно удостоверить, что какая-либо физиологическая система не подвергается воздействию микрогравитации в течение нескольких лет, или исключить какую-либо плодотворную область исследований. Предварительные результаты указывают на снижение гематокрита у некоторых астронавтов, но это может быть уместной физиологической корректировкой. Нарушается ли гемопоэз или созревание лимфоцитов, еще предстоит установить. Многочисленные стрессы космического полета могут привести к гормональному дисбалансу. Высвобождение кортикостероидов может привести к иммуносупрессии. Оогенез и сперматогенез могут быть нарушены. В любом случае требуются дополнительные исследования для подтверждения или опровержения наличия проблем.

      В настоящее время мы не можем предполагать, что по мере увеличения количества космических полетов с месяцев до лет не возникнут непредвиденные неисправности. Мы должны продолжать создавать надежную базу данных, чтобы мы могли распознавать и исследовать эти новые явления, прежде чем переходить к более длительным полетам. Чтобы достичь этого, мы должны продолжать использовать подход постепенного воздействия микрогравитации на людей с тщательным наблюдением во время и после воздействия.

      Радиационные эффекты

      Введение

      Важность радиационного фактора была подчеркнута несколькими комитетами Национального исследовательского совета и другими комитетами, спонсируемыми НАСА. Растущий интерес к длительным пилотируемым космическим полетам за пределами защитного магнитного поля Земли выдвигает на первый план неопределенность в физическом поведении и биологических эффектах так называемой радиационной среды «свободного космоса». Принято считать, что эти неопределенности должны быть устранены до того, как мы приступим к строительству лунной базы, пилотируемого жилья на космических платформах, пилотируемого полета на Марс, лунного или марсианского жилья.

      Исходная информация

      Космическая радиация Окружающая среда

      Существует три основных источника естественного космического излучения, которые могут быть опасны для пилотируемых космических полетов: геомагнитно захваченная протонная и электронная среда (пояса Ван Аллена), галактическое космическое излучение (ГКЛ) и солнечное излучение. радиационное излучение.

      Пояса Ван Аллена состоят из высокоэнергетических протонов (приблизительно от 1 кэВ до нескольких сотен МэВ) и электронов (приблизительно от 1 кэВ до нескольких МэВ), захваченных геомагнитным полем. Протонный пояс простирается на высоту примерно 20 000 км, а пиковая интенсивность приходится примерно на 5 000 км. Электронные пояса простираются до высоты 30 000 км с пиками примерно на 3 000 и 15 000 км. Модели окружения захваченных протонов и электронов были разработаны на основе спутниковых измерений.

      Галактическое космическое излучение (ГКЛ) состоит из чрезвычайно энергичных (до 1013 МэВ) ионизированных ядер от водорода до урана, происходящих за пределами Солнечной системы (так называемые частицы HZE). Модели среды GCR были созданы на основе измерений с геостационарных спутников и высотных аэростатов. Однако современные знания об опасности GCR недостаточны из-за плохого понимания воздействия частиц HZE на биологические ткани.

      Излучение солнечных частиц (солнечные частицы) состоит из высокоэнергетических частиц (преимущественно протонов), выбрасываемых Солнцем, обычно во время солнечных вспышек. Солнечная активность имеет 11-летний цикл, в течение которого наблюдается десятикратное изменение частоты событий частиц. Ни одна надежная физическая модель не может с приемлемой точностью предсказать время или величину явления солнечных частиц (SPE). Эта особенность делает SPE серьезной опасностью в длительных космических путешествиях. Кроме того, активность солнечных вспышек может существенно увеличить флюенс частиц HZE, по крайней мере, до энергий в несколько сотен МэВ на нуклон. Например, высотный спутник IMP 8 наблюдал 28 солнечных вспышек в течение 21 солнечного цикла, когда поток тяжелых ионов был значительным. При 100 МэВ/нуклон потоки ионов углерода и кислорода примерно в 10 раз превышали атмосферный поток ГКЛ. Иногда наблюдаются вспышки, обогащенные железом, и вспышка в 1977 произвел флюенс ионов железа 200 МэВ / нуклон, что в 10–20 раз превышает флюенс GCR. Как будет отмечено ниже, поглощенная доза в биологических тканях в этих случаях не является незначительной, а воздействие на электронику космического корабля может быть значительным.

      Радиационное облучение на низкой околоземной орбите (НОО), где проходят орбиты шаттлов и орбиты космической станции, в основном исходит от протонного и электронного поясов и ГКЛ. Воздействие захваченного излучения увеличивается с высотой и изменяется в зависимости от наклонения орбиты. Воздействие ГКЛ зависит от наклонения орбиты: примерно от 5 мрад/сутки при 28° до примерно 20 мрад/сутки для полярной орбиты во время солнечного минимума и примерно от 3 мрад/сутки при 28° до примерно 15 мрад/сутки для полярной орбиты во время солнечного максимума. . Геомагнитное поле обеспечивает некоторую степень защиты от событий с солнечными частицами, в зависимости от наклонения орбиты; поток почти полностью устраняется для орбиты 28 ° и уменьшается примерно до 30 процентов потока в свободном пространстве для полярной орбиты.

      Облучение на геостационарной (GEO) высоте будет происходить в основном из-за тормозного (рентгеновского) излучения, создаваемого захваченными электронами при их взаимодействии с защитой космического корабля. Электронная среда на ГСО имеет суточные колебания, и ее интенсивность может увеличиваться на несколько порядков с активностью магнитных бурь. GEO подвержена полному облучению от GCR и событий с солнечными частицами, как и лунные и межпланетные миссии.

      Радиационная среда космического корабля

      Приходящее из космоса излучение изменяется, когда оно проходит через корпус космического корабля и любую дополнительную защиту, которая может присутствовать. Поэтому биологические эффекты радиации необходимо определять, начиная с этого модифицированного спектра. Физические принципы, по которым излучение взаимодействует с веществом, хорошо известны, но нет способа объединить эти принципы для формирования хорошей модели результирующего вторичного спектра. Модели величины захваченного излучения в определенных диапазонах энергий имеют погрешности в диапазоне от 2-кратного для внутреннего пояса до 10-кратного и более для внешнего пояса. Кроме того, в начале XIX века были разработаны модели захваченного излучения. 70-х годов и нуждаются в доработке. Сечения ядерной фрагментации для тяжелых ионов, составляющих ГКЛ, в некоторых случаях совершенно неизвестны. Значительный объем данных, полученных с помощью различных форм дозиметрии на борту миссий «Аполлон», «Скайлэб» и STS, обеспечил измерения радиационного облучения, но эти данные нельзя экстраполировать в открытый космос. Тем не менее, с учетом имеющихся моделей и ограниченных данных о космических аппаратах была проведена оценка ежедневного облучения для различных конфигураций миссии. Для космической станции доза на органы кроветворения (ОФО) оценивается примерно в 100 мрад/сут, из которых примерно 90 процентов будет от захваченных протонов. Во время SPE поглощенная доза будет в основном от высокоэнергетических протонов. SPE в августе 1972 года должен был произвести около 150 рад для BFO для миссии в открытом космосе при разумной защите, такой как та, которую обеспечивает орбитальный аппарат STS. (Облучение было бы одинаково смертельным без защиты. ) Ионы с высоким зарядом и энергией (HZE) из GCR вносят около 30 мрад / день в свободное пространство, независимо от степени защиты. Действительно, неспособность эффективно защититься от GCR в открытом космосе будет постоянной проблемой для длительных полетов к планетам, для проживания на платформе, а также в лунной или марсианской колонии. Как указывалось ранее, активность солнечных вспышек может привести к флюенсам тяжелых ионов в несколько сотен МэВ на нуклон, которые до 10 раз превышают фоновый поток ГКЛ. Этот флюенс может привести к 24-часовому облучению до 300 мР излучения с высокой линейной передачей энергии (ЛПЭ). В зависимости от относительного биологического действия этих ионов доза может быть значительной.

      Биологические эффекты

      Биологические эффекты ионизирующего излучения широко изучались в течение почти столетия. Данные получены из исследований контролируемого облучения клеточных культур, мелких и крупных животных и приматов, а также из ретроспективных исследований людей, подвергшихся воздействию взрывов ядерного оружия, радиации, используемой для лечения, и ядерных профессиональных рисков. Большая часть информации была получена с помощью так называемого излучения с низкой ЛПЭ, такого как рентгеновское, гамма-излучение и электронное излучение. Излучение с низкой ЛПЭ слабо ионизирующее — оно характеризуется отдельными кластерами ионизации на пути первичного фотона или электрона. Напротив, излучение с высокой ЛПЭ, такое как останавливающие протоны, вторичные останавливающие протоны от нейтронов, альфа-частицы и энергичные тяжелые многозарядные частицы, является сильно ионизирующим.

      На протяжении десятилетий было известно, что определенное количество энергии, выделяемое излучением с высокой ЛПЭ, может быть в несколько раз более разрушительным, чем такое же количество энергии, выделяемое излучением с низкой ЛПЭ. Из-за более высокой относительной биологической эффективности (ОБЭ) излучения с высокой ЛПЭ к профессиональным дозам (в физических единицах) применяется коэффициент качества ( Q ) для получения взвешенной единицы для оценки радиологического риска для здоровья (эквивалент дозы). Например, Q для нейтронов ядерного реактора будет около 10. У Международной комиссии по радиационной защите (ICRP) есть давно ожидающая рассмотрения рекомендация, призывающая к Q в диапазоне от 1 до 20 в зависимости от ЛПЭ частицы. Однако в последние годы появляется все больше свидетельств того, что при определенных практических обстоятельствах ОБЭ может составлять от 40 до 100. Эти обстоятельства включают нейтронное излучение, низкие дозы при низких мощностях дозы; и определенные биологические конечные точки, такие как эффекты, связанные с индукцией рака (хромосомные аномалии и перестройки). Эта недавняя информация вызвала волнение в сообществе специалистов по радиационной безопасности, и в настоящее время предлагаются значения Q выше 20. В более общем плане предполагаемая линейная зависимость между поглощенной дозой и наблюдаемым биологическим эффектом оказалась под вопросом для частиц HZE или частиц с высокой ЛПЭ в целом. Поскольку способ передачи энергии частицами HZE в ткани сильно отличается от такового для частиц с низкой ЛПЭ, эта линейность может не применяться к частицам HZE. Следует учитывать индивидуальные физические обстоятельства того, как эти частицы взаимодействуют с различными биологическими тканями, а не включать все такие взаимодействия в единое соотношение, называемое «относительным биологическим эффектом». Это мнение было выражено как Национальным советом по радиационной защите и измерениям, так и известными группами по исследованию частиц высоких энергий. В настоящее время представляет интерес концепция «микроповреждений». Эта теоретическая модель взаимодействия тяжелых частиц с биологической тканью поставила вопрос о совершенно новом спектре биологических повреждений, включая повреждения неделящихся клеток, особенно центральной нервной системы. Представляется, что концепция микроповреждений заслуживает дальнейшего изучения, поскольку в длительных космических полетах могут быть значительные последствия (9).1012 > 3 года), если сделана случайная недооценка влияния частиц HZE.

      Оценка радиологических рисков для здоровья для различных будущих миссий (космическая станция, полярная орбита, полеты на ГСО, лунная база и миссии на Марс) и, следовательно, эксплуатационные ограничения для таких миссий зависят от Q , который, в свою очередь, будет в значительной степени зависит от оценки ОБЭ с использованием соответствующих биологических критериев (укорочение жизни, индукция опухоли, хромосомные аномалии, мутация, тератогенез и т. д.). База данных, использующая радиацию космического типа для таких оценок, тревожно мала.

      Оценки канцерогенного риска были сделаны Специальной рабочей группой Национального института здравоохранения по разработке радиоэпидемиологических таблиц. Эти значения риска были расширены для использования в отчете Научного комитета 75 Национального совета по радиационной защите и измерениям (NCRP) под названием Руководство по радиации, полученной в космической деятельности . В таблице 6.2 (из отчета NCRP) показаны наилучшие доступные в настоящее время оценки воздействия 1 зиверта (Зв) * радиации распространилось за 10 лет. Хотя значения представлены с точностью до трех значащих цифр, следует подчеркнуть, что существуют большие неопределенности. Ожидается, что по мере появления дополнительных статистических данных о выживших в Хиросиме-Нагасаки эти значения несколько изменятся. НАСА должно продолжать следить за развитием таких радиоэпидемиологических мероприятий. Тем не менее, эти оценки риска радиогенного рака, приведенные в , частично послужили основой для нового набора пределов радиационного облучения астронавтов, рекомендованных НАСА NCRP. Эти новые ограничения показаны на . Пределом наибольшей важности для будущей космической деятельности является карьерный эквивалент дозы для BFO. Например, предел эквивалентной дозы BFO для 30-летнего мужчины или 38-летней женщины составляет 2 Зв. На практике маловероятно, что какой-либо астронавт получит 1 Зв за свою карьеру (за исключением непредвиденного облучения в результате крупного и неожиданного события с солнечными частицами). Однако значение 1 Зв будет достигнуто во время марсианской миссии продолжительностью от 2 до 3 лет с учетом используемых в настоящее время коэффициентов качества. Если Q для тяжелых ионов ГКЛ, вполне вероятно, что уровень в 1 Зв может быть превышен. Ожидается, что пределы карьеры не будут увеличены, поскольку оценки риска основаны на радиоэпидемиологических данных о людях, подвергшихся воздействию излучения с низкой ЛПЭ, для которого Q равно единице. Другими словами, в отчете Научного комитета 75 NCRP, озаглавленном «Руководство по радиации, полученной при космической деятельности» , влияние частиц HZE не рассматривалось. По мере того, как мы движемся в будущее к лунной колонизации и долгосрочным

      ТАБЛИЦА 6.2

      Заболеваемость и смертность от рака в разбивке по возрастным группам и полу, с облучением и без него.

      ТАБЛИЦА 6.3

      Космонавт Пределы воздействия ионизирующего излучения.

      межпланетных путешествий, которые могут включать в себя целые жизни или, возможно, даже поколения жизней в космосе, должны быть разработаны совершенно новые стандарты для учета этого доминирующего источника излучения.

      Возможности изменения биологических повреждений радиацией заслуживают дальнейшего внимания. Недавние данные, полученные сообществом исследователей рака, указывают на то, что многофазный процесс канцерогенеза может прерываться на различных стадиях. Например, на стадии повреждения ДНК или фазы инициации могут защищать поглотители свободных радикалов, такие как витамин Е и, возможно, витамины А и С. Некоторые данные указывают на то, что фазу промоции, в которой пораженная радиацией клетка превращается в кластер потенциально раковых клеток, а затем переходит в фазу прогрессии, приводящую к образованию опухоли, можно прервать с помощью таких агентов, как диметилсульфоксид (ДМСО) или ингибиторы протеазы. Внедрение результатов исследований, направленных на раннее выявление рака, может помочь улучшить прогноз для членов экипажа, которым не посчастливилось заболеть раком.

      Прежде чем принять решение о создании лунной или марсианской колонии, необходимо тщательно изучить мутагенез и тератогенез радиации с высокой ЛПЭ. Мутации и аномалии развития, как и индукция рака, являются стохастическими эффектами: тяжесть эффекта не зависит от дозы, но вероятность возникновения увеличивается с дозой. Риск мутаций для будущих поколений от ожидаемых доз космической радиации, по-видимому, довольно низок, но доступной информации крайне недостаточно для оценки тератогенных рисков для плода.

      Хотя большинство доз космического излучения будут низкими и будут получены при низкой мощности дозы, очень крупное событие с солнечными частицами может подвергнуть астронавтов на полярной орбите, на ГСО или в открытом космосе воздействию высоких доз и высокой мощности дозы, что могут вызывать клинически значимые эффекты. Эти эффекты являются нестохастическими: тяжесть эффекта увеличивается с дозой выше некоторого эффективного порога. Острый лучевой синдром (ОЛС) при сублетальных дозах характеризуется ранней анорексией, тошнотой, рвотой и диареей. Позже выжившие могут страдать временным или постоянным бесплодием и катарактой, а также раком. Летальные дозы приводят к угнетению костного мозга и нарушению работы иммунной системы, что приводит к гемопоэтической смерти через 30-60 дней. Эти высокие дозы приводят к серьезным желудочно-кишечным расстройствам в течение от 1 дня до 1 недели. Экстремальные дозы могут вызвать расстройство центральной нервной системы в течение нескольких часов.

      ОЛБ широко изучался в течение последних четырех десятилетий и продолжает изучаться на животных моделях, например, Исследовательским институтом радиобиологии вооруженных сил (AFRRI). Однако клинический опыт на людях крайне ограничен. Важно подчеркнуть, что лечение ОЛБ было в значительной степени поддерживающим. Это ограничение подразумевает необходимость «критического случая» астронавта, подвергшегося потенциально смертельным дозам радиации в результате солнечной вспышки или аварии на борту ядерной защитной оболочки. Бортовые условия для такого управления должны быть основаны на философском решении лечить тяжелые заболевания во время космических путешествий — решение, которое еще не материализовалось в космической программе США.

      При профилактике высоких доз острого радиационного облучения наиболее часто рассматривают специальную защиту. В ситуациях, когда нет возможности уйти с орбиты или снизить высоту до защищенной области космоса, должно быть предусмотрено укрытие от штормов с адекватной защитой. Например, был предложен водоналивной складной кокон. Для дополнительной защиты в случае очень сильного солнечного явления частичное экранирование тела небольшим количеством стволовых клеток костного мозга может быть очень эффективным для повышения летального порога: например, в одном исследовании обезьяны, у которых был защищен 1 процент стволовых клеток пережил дозу, которая убила всех незащищенных животных. В будущем методы хранения клеток ex vivo могут позволить создать банк защищенного аутологичного костного мозга для сопровождения астронавтов в длительных миссиях.

      Предлагаемое исследование

      Поскольку мы вступаем в эру космической программы США, в которой серьезно обсуждаются лунные колонии и пилотируемые миссии на Марс, мы в значительной степени не осознаем возможных серьезных последствий как долгосрочного воздействия GCR в свободном пространстве, и краткосрочное воздействие SPE.

      Целевая группа рекомендует следующие основные исследования, начинающиеся сейчас и продолжающиеся в период с 1995 по 2015 годы:

      1.

      Следует разработать и формализовать биологическую дозиметрию радиации с высокой ЛПЭ, чтобы можно было проводить исследования сравнительных рисков .

      2.

      Модели экранирования, применимые к спектру GCR, должны быть доработаны. Особое внимание следует уделить реалистичным материалам экранирования и толщине, подходящей для пилотируемых космических аппаратов.

      3.

      Космический спутник с детекторами GCR должен быть отправлен с целью полной характеристики спектра за реалистичным экраном в открытом космосе.

      4.

      Необходимо расширить наземные исследования биологических эффектов низкоинтенсивного облучения с высокой ЛПЭ на клеточные культуры и животных (с использованием ускорителей частиц), уделяя особое внимание проблеме космической радиации.

      5.

      Характеристика и предсказание событий, связанных с солнечными частицами, должны продолжаться, с осознанием солнечными физиками и астрономами биологического значения для будущего космической программы США. В частности, необходимо определить направленность частиц на низковысотных полярных орбитах, чтобы оптимизировать использование доступной массы космического корабля для защиты.

      6.

      Необходимо рассмотреть методы интенсивной терапии острого радиационного поражения, уделяя особое внимание пилотируемым космическим полетам. В условиях космического корабля возможны дополнительные инновации, такие как наличие на борту экранированного, замороженного, аутологичного костного мозга или частичное экранирование участков тела, богатых стволовыми клетками крови.

      7.

      Следует продолжить исследования лекарственных вмешательств.

      Поведение и производительность

      Введение

      Почти все основные функции человека во время длительных космических полетов будут в решающей степени зависеть от индивидуального и группового поведения. На сегодняшний день отбор, обучение и организационные функции находятся в центре внимания человеческих поведенческих инициатив. Программа фундаментальных научных исследований поведенческих взаимодействий так же важна для обеспечения успеха длительных операций человека в космосе, как и инвестиции в физическую науку и инженерию, которые делают возможными такие инициативы.

      Прежде чем можно будет безопасно и продуктивно обеспечить долгосрочное пребывание в космосе, мы должны решить исторические проблемы адаптации индивидуального поведения, межличностных конфликтов и групповой эффективности. То, что такие препятствия, как правило, усугубляются в изолированных и ограниченных микросообществах, неоднократно документировалось в рабочих условиях, таких как удаленные станции в Антарктике, подводные среды обитания и, что наиболее уместно, в космических кораблях. В какой-то степени эти наземные опыты предоставляют соответствующие данные для вопросов, касающихся поведения и действий человека в космосе. Однако тот факт, что наблюдения производятся и наблюдаются людьми, которые действительно делятся опытом, ограничивает надежность данных. Условия, которые будут существовать в длительных космических полетах, увеличивают вероятность неблагоприятных последствий, о которых уже сообщалось во время относительно коротких полетов (например, раздражительность, депрессия, нарушения сна и плохая работоспособность как в группе, так и в отдельности).

      Крайне важно, чтобы мы разработали научную основу для обеспечения адекватной индивидуальной, социальной и организационной среды. Долгосрочные космические путешествия потребуют установления и поддержания эффективных, стабильных взаимодействий между людьми в небольших группах, которые находятся в условиях микрогравитации и изолированы и ограничены в течение длительных периодов времени. Однако база данных исследований, касающихся этих состояний, крайне ограничена. Поведенческие и социальные проблемы среди тех, кто до сих пор участвовал в длительных космических полетах, считаются серьезными препятствиями на пути к длительным путешествиям. Еще более важным с точки зрения науки о жизни представляется то, что в результате таких исследований появятся совершенно новые принципы человеческого взаимодействия и групповой динамики, которые обеспечат эффективное поведение человека в космической среде.

      Предыстория

      Текущее состояние знаний в области человеческого поведения обеспечило существенный прогресс в достижении цели расширенного освоения космоса. Пристальное внимание к отбору, обучению и организационным функциям позволило небольшим группам людей жить и эффективно работать в космосе в течение непрерывных периодов в несколько месяцев. Но существуют огромные пробелы в нашем понимании того, как многочисленные сложные поведенческие факторы действуют независимо друг от друга, влияя на поведение отдельных людей и групп. Хотя эти недостатки общепризнаны, маловероятно, что к 19 веку будет достигнут существенный прогресс в этой важной области, а тем более достигнут. 95. Особенно очевидными будут недостатки в понимании динамики производительности и психосоциального здоровья групп, и особенно интеграционных факторов, обеспечивающих эффективное функционирование системы.

      Предлагаемое исследование

      Обзор

      Описание исследований, необходимых в области человеческого поведения, охватывает ряд экспериментальных вопросов, связанных с установлением, поддержанием и повышением продуктивности человека в условиях постепенного повышения автономности.

      Многие задачи по строительству и наблюдению будут выполняться в условиях экстремального давления, температуры и радиации, враждебных человеческому телу. Человеческое суждение и изобретательность часто незаменимы для выполнения некоторых из этих работ. Это потребует оптимального взаимодействия между людьми, машинами и компьютерами. Это следует рассматривать не как выбор между человеком и роботом, а как вызов разумной интеграции их соответствующих способностей. В частности, рабочая группа рекомендует следующие основные исследовательские цели исследований человеческого поведения:

      1.

      Для анализа факторов окружающей среды и связанных с ними требований к задачам, которые определяют достижение целей миссии и повышение творческих достижений.

      2.

      Чтобы понять индивидуальные факторы и интерактивные физиологические/поведенческие процессы.

      3.

      Охарактеризовать групповые факторы, влияющие на поддержание работоспособности и повышение поведенческой компетентности в космических условиях.

      4.

      Определить интегрирующие факторы, обеспечивающие наиболее эффективное системное управление важнейшими экологическими, индивидуальными и групповыми потребностями в космосе.

      5.

      Для оценки конструкции роботов с целью оптимизации работы человека в уникальных условиях.

      Факторы окружающей среды

      Если долгосрочные космические миссии станут реальностью, автоматизация, робототехника, искусственный интеллект и другие передовые компьютерные технологии будут все больше доминировать как в физических, так и в поведенческих характеристиках космической среды. Это потребует эмпирических определений оптимальных «смесей» между человеческим контролем и контролем компьютеризированных систем управления по всему диапазону жизнеобеспечения, рабочих задач и общих функций производительности. Разработка экспериментальной базы для обеспечения эффективного проектирования рабочих мест в замкнутых условиях микрогравитации и для обеспечения творческой интеграции жилых помещений должна стать первым шагом в этой программе исследований.

      Индивидуальные факторы

      Возможно, самым важным приоритетом исследования при рассмотрении влияния индивидуальных факторов на индивидуальную адаптацию к занятости космической среды является скрининг и отбор потенциальных участников. По большей части в усилиях по скринингу особое внимание уделялось выявлению и устранению потенциально разрушительных лиц, а также отбору тех лиц, которые демонстрируют высочайший уровень профессионализма. Дилемма выбора между достижениями и межличностной гармонией, вероятно, станет особенно заметной в изолированном и ограниченном микросоциуме космической среды.

      Первостепенной задачей должна быть разработка более надежных и надежных методов наблюдения и записи влияния пространственных нагрузок на сложные рабочие процессы. В научной литературе задокументирована эффективность обученных наблюдателей-участников. Тесно связанная область исследований сосредоточена на разработке и совершенствовании поведенческих процедур для физиологической саморегуляции (например, методы биологической обратной связи).

      Важные вопросы связаны с влиянием на общее состояние здоровья изменения циркадных периодов и продолжительного воздействия резко измененной сенсорной среды. Было поднято множество конкретных исследовательских вопросов, документирующих тесную связь между биологическими ритмами и поведенческими взаимодействиями. Быстро развивающаяся база данных по поведенческой фармакологии предполагает, что весьма специфические лекарственные взаимодействия обещают облегчить и стабилизировать поведение в широком диапазоне условий окружающей среды. Определение степени, в которой фармакологические вмешательства могут быть полезны при лечении таких проблем адаптации, связанных с космосом, требует экспериментального анализа.

      Сенсомоторные и перцептивные функции длительной изоляции и заточения также требуют тщательного исследования. Были задокументированы процедуры обучения и тестирования продвинутых приматов-недочеловеков. Они предполагают, что одним из наиболее плодотворных применений программы экспериментальных полетов на животных было бы получение надежных поведенческих показателей сенсорных порогов и двигательной функции в течение длительных периодов времени до нескольких лет. Это один из самых сложных исследовательских вопросов, связанных с долгосрочными последствиями постоянного воздействия космической среды.

      Возможно, область наибольших долгосрочных научных перспектив связана с экспериментально полученным функциональным описанием индивидуальной поведенческой изменчивости с течением времени. Без таких знаний не может существовать естественная наука о поведении. Без естественной науки о поведении социальные науки, к которым мы обращаемся за руководством в создании и поддержании устойчивых поведенческих экосистем в космосе, по-прежнему будут иметь ограниченную пользу.

      Также первостепенное значение имеют мотивационные вопросы, возникающие в связи с перспективой долгосрочного пребывания в космосе. Мотивация играет решающую роль в поддержании индивидуальной деятельности и дружеских социальных взаимодействий в течение длительных периодов изоляции и заключения. Крайне важно, чтобы поведенческие исследования изучали степень, в которой такие мотивационные процессы могут быть идентифицированы в ограниченной среде космических путешествий. Это исследование потребует, чтобы фундаментальная структура и функция человеческого биологического и поведенческого репертуара были проверены, измерены и проанализированы экспериментально в смоделированных условиях с участием небольших групп в изоляции и заключении.

      Групповые факторы

      Несмотря на обширную литературу о структуре и функционировании малых групп, стало ясно, что наше понимание этих важных областей недостаточно для планирования программы космических полетов. Появляется все больше свидетельств того, что группы на самом деле являются небольшими социальными системами, сформированными множеством детерминант, ни одна из которых, рассматриваемая изолированно, не обязательно может объяснить различия в поведенческих взаимодействиях или эффективности работы.

      Многое еще предстоит узнать о разделении полномочий и автономии между (1) менеджерами групп на базе операций, (2) лидерами групп внутри операции и (3) отдельными членами группы. Существующие результаты исследований недвусмысленно показывают, что четкий, привлекательный набор целей, которые «растягивают» группу, является мощным средством ориентации членов на достижение общих организационных целей. Однако мало что известно об относительной эффективности альтернативных стратегий «зарядки» группы или о средствах усиления общего направления в ходе реальных выступлений, особенно для групп, которые физически удалены от центральной базы операций в течение длительного времени. периоды времени. Кроме того, необходимы дополнительные исследования надлежащего осуществления полномочий при решении неизбежных проблем и споров, возникающих в режиме реального времени и угрожающих целостности группы в целом.

      Несмотря на то, что существует достаточная база знаний в области отбора, размещения и обучения людей для выполнения одиночных заданий, данные о составе групп и планировании заданий находятся в зачаточном состоянии. Для коллективных операций необходимы правильные люди, хорошо обученные и должным образом настроенные (то есть с правильным сочетанием навыков, личных качеств, требований к задачам и условий работы).

      Важная, но плохо определенная область, связанная с пониманием эффективности работы группы, касается компетентного лидерства. Многообещающий новый подход к исследованию лидерства предполагает сосредоточение внимания на выявлении тех функций, которые лидеры выполняют для повышения эффективности и результативности.

      Интегративные факторы

      Цель научного обоснования поведенческих транзакций человека в космической среде требует интеграции отдельно рассматриваемых экологических, индивидуальных и групповых факторов в рамках организационного и системного контекста управления. Становится очевидным, что эти проблемы взаимосвязаны и интерактивны. Мы должны разработать модель исследовательского анализа, определяющую основные интеграционные характеристики систем организационного управления, которые способствуют высокой эффективности работы.

      Одной из наиболее важных интеграционных проблем является отношение между формальными организационными структурами и возникающими социальными структурами, которые служат средой для повседневной жизни в изолированном и замкнутом микрообществе. Приспособление к проведению досуга и потребность в уединении — это лишь два наиболее существенных интегративных вопроса, заслуживающих исследования в этом отношении.

      Требования к технологическим и научным ресурсам

      Целевая группа рекомендует разработку методов и инструментов для структурно-функционального анализа голосовых высказываний членов экипажа. Это может быть особенно ценно при оценке настроения космонавтов или в качестве системы раннего предупреждения о снижении производительности и межличностных конфликтах.

      Целевая группа также предлагает создание долгосрочной жилой лаборатории для изучения поведения при постоянном контроле окружающей среды. Лаборатория должна смоделировать ожидаемые требования к будущим длительным космическим операциям, включив следующие функции или действия:

      1.

      Экологический дизайн: объект должен иметь хотя бы некоторое приближение к физическим характеристикам ожидаемых космических аппаратов, космические станции или внеземные колонии.

      2.

      Программируемый контроль ресурсов окружающей среды, таких как температура, свет, еда и места для отдыха.

      3.

      Инвентаризация основных поведенческих действий, таких как сон и бодрствование, еда и питье, личная гигиена, работа, отдых и социальное взаимодействие.

      4.

      Биохимический, физиологический и поведенческий мониторинг некоторых биологических функций, таких как изменения эндокринных, вегетативных и скелетных процессов.

      Целевая группа рекомендует энергично поддерживать аналоговые исследовательские установки, в которых можно манипулировать экологическими, групповыми и организационными факторами, влияющими на успех космического полета, как важный источник данных для науки о поведении человека. Возможно, ближайшим операционным аналогом пребывания в космосе является подводная среда обитания, где акванавты-дайверы живут и работают на дне океана со степенью изоляции, аналогичной космической. В этих условиях, а также на антарктических станциях и в ходе операций с подводными лодками наблюдения были сосредоточены на важнейших индивидуальных и групповых факторах, влияющих на эффективность работы и межличностные отношения. Хотя в этих аналоговых исследованиях отсутствует контроль над лабораторными экспериментами, вовлеченные в них поведенческие взаимодействия имеют много общего с обитанием в космосе. Таким образом, эти исследования могут быть одним из нескольких элементов энергичной наземной программы исследований человеческого поведения, необходимой для поддержки любой длительной пилотируемой миссии.

      Поддержание здоровья

      Введение

      По мере того, как люди постоянно находятся в космосе, будь то на космической платформе, в лунных или марсианских колониях, крайне важно, чтобы медицинские услуги предоставлялись рабочим, ученым и астронавтам. Необходимые средства, процедуры и опыт потребуют разработки новых технологий, в которых особое внимание уделяется ограничениям и уникальным стрессам космоса, а также новым открытиям, ожидаемым в предыдущих главах.

      Еще одним важным аспектом медицинского учреждения является его взаимосвязь с другими видами деятельности в области наук о жизни. Опыт развития современной медицины за прошедшее столетие показал тесную взаимосвязь между оптимальной медицинской помощью и научными исследованиями. Эта концепция должна быть распространена на внеземную медицину. Это должно положительно сказаться не только на качестве медицинской помощи, но и на качестве исследований в области наук о жизни.

      Виды медицинской помощи

      Виды медицинской помощи, которую медицинское учреждение должно предоставлять на минимальной основе, делятся на четыре категории: профилактика, лечение заболеваний, лечение травм и реабилитация.

      Одним из наиболее важных компонентов программы поддержания здоровья является профилактика, то есть поддержание физического и психического здоровья. Соображения включают в себя: мониторинг физиологического состояния, питание и управление стрессом, безопасное обращение с отходами, гигиену, ведение медицинской документации, мониторинг окружающей среды, тренажеры и оборудование, обеспечение подходящей среды для сна, отдых и развлечения, средства социальной поддержки и общение с семьей и друзья. Мы должны установить физиологические нормы как для космической станции, так и для длительных полетов.

      Для миссий длительностью несколько месяцев необходимо изучить компромисс между возможностью экстренной транспортировки на Землю и возможностью экстренного лечения в космосе. Если аварийно-спасательная операция оказывается невозможной или нецелесообразной, необходимо улучшить возможности оказания неотложной помощи. Возможно, потребуется предоставить врача для оказания помощи в полете. Такой человек также может быть обученным космонавтом, способным выполнять другие обязанности, включая исследования в области наук о жизни. В длительных миссиях, например, на лунной базе или на Марсе, потребность в таком персонале значительно возрастет. Крайне важно, чтобы эти врачи имели доступ к консультациям с другими медицинскими специалистами на Земле. Люди, прошедшие перекрестное обучение, могут оказывать хирургическую помощь, поддержку анестезии и диагностические возможности, например, в лаборатории или в областях визуализации.

      Концепция «убежища» обязательна при планировании любого медицинского учреждения. Такие убежища могут обеспечить временную защиту от огня, токсинов окружающей среды, декомпрессии и радиации. В дополнение к профилактике и лечению следует рассматривать реабилитацию, чтобы повысить оптимальную производительность экипажа и вернуть работоспособность.

      Хотя космическая медицина в идеале должна быть такой же по качеству, как наземная, необходимо учитывать стоимость этой помощи и ожидаемое развитие того, что в настоящее время является непроверенным начинанием. Предыдущие исследования в Космическом центре Джонсона выявили четырехуровневую систему здравоохранения, которую можно было бы адаптировать к космической станции или даже к лунной или марсианской колонии. Первую систему в здравоохранении можно грубо охарактеризовать как учреждение, которое оказывало простую первую помощь, при этом один или все члены бригады были обучены базовому уходу. Оборудование будет минимальным и не будет включать в себя интеграцию исследований в области наук о жизни с учреждением по поддержанию здоровья.

      Медицинское учреждение второго уровня должно быть предназначено для оказания первой помощи и физических упражнений. Кроме того, можно рассмотреть вопрос об оборудовании для лечения гипобаризма. Цели будут состоять в том, чтобы стабилизировать раненого пациента до тех пор, пока не произойдет спасение, вылечить легкие травмы и даже провести некоторые минимально инвазивные диагностические исследования и простые диагностические тесты. Такой объект потребует расширенной подготовки члена экипажа. Симптомы и клинические признаки можно было бы описать врачам на Земле, которые направляли бы лечение, давая инструкции парапрофессионалам на космической станции или в космической колонии. Кажется, это минимальное требование для космической станции.

      Травма является наиболее вероятным изнурительным или потенциально опасным для жизни процессом, если персонал является молодым здоровым человеком. Однако существуют определенные неотложные медицинские и хирургические состояния, от которых страдают даже молодые люди, такие как аппендицит, прободная язва, камни в почках и субарахноидальное кровоизлияние.

      В экспедициях подводных лодок Polaris был примерно 21 случай аппендицита, 17 из которых были успешно вылечены антибиотиками, а 4 из них закончились смертью. Хирургия является единственной альтернативой, когда антибиотики не помогают, и основным методом лечения на Земле в отдаленных условиях. Если лечебно-профилактическое учреждение не в состоянии оказать хирургическую помощь, работники и ученые, а также население должны быть осведомлены о таком сознательном решении.

      Уникальные экологические стрессы

      Закрытая среда и ограниченные ресурсы космической станции или космической колонии создают особые проблемы со здоровьем в дополнение к тем, которые уже обсуждались в контексте микрогравитации, радиации и поведения человека. Целевая группа занимается несколькими вопросами, которые требуют дополнительного изучения. Можно ожидать появления других.

      Микроорганизмы

      Грибки, бактерии и вирусы, переносимые в полете, будут испытывать уникальные стрессы и возможности в небольшой закрытой среде. Микробные популяции, переносимые человеком и животными, будут подвергаться воздействию неизвестных и весьма изменчивых полей мутагенного излучения. Смена членов экипажа на космической станции приведет к появлению различных штаммов микроорганизмов, которые могут способствовать появлению новых штаммов условно-патогенных микроорганизмов посредством мутаций и генетического обмена.

      Опыт с Аполлоном и Скайлэбом показывает, что между членами экипажа обычно происходит микробный обмен. Хотя инфекции в полете не были чем-то необычным и не увеличились во время миссий «Аполлон», экипаж Скайлэб-1 перенес несколько бактериальных заболеваний. В этом случае окружающая среда была сильно загрязнена бактериями, достигнув 4350 колониеобразующих единиц бактерий на кубический метр в кабина проветривается за два дня до окончания миссии. В ходе восьми полетов СТС количество бактерий в воздухе космического корабля колебалось от 200 до 1300 колониеобразующих единиц на кубический метр воздуха. 9Виды 0190 Staphlyococcus aureus и Aspergillus обычно выделялись из проб воздуха и поверхности во время этих полетов. Информация о вирусах отсутствует. У нас мало информации о выживании микроорганизмов в ядрах капель в условиях микрогравитации. Вполне вероятно, что микроорганизмы не будут осаждаться в условиях микрогравитации, как это происходит при однократном ускорении. Это может привести к устойчивым аэрозолям и высокой плотности микробов в воздухе салона, особенно при неэффективных системах фильтрации воздуха.

      Аэрозоли и твердые частицы

      Аэрозоли и твердые частицы способствуют распространению микроорганизмов и токсичных соединений. Во время миссии Skylab 3 количество твердых частиц достигло 35 000 на кубический метр в первый день на средней палубе. В кабине экипажа количество твердых частиц достигло 24 000 на кубический метр. Необходимо разработать более эффективные системы фильтрации воздуха и воды и удаления микробных аэрозолей и твердых частиц. Необходимо повысить качество уборки, гигиены и обращения с отходами.

      До настоящего времени в пилотируемых космических полетах возникало относительно небольшое количество проблем с кожей, несмотря на трудные условия для поддержания гигиены кожи, вызванные относительной нехваткой воды в космосе. Кожа имеет высокий уровень клеточного обмена со значительным выделением мельчайших частиц в окружающую среду. Средства для купания, процедуры личной гигиены и одежда не должны способствовать накоплению твердых частиц.

      Токсичные летучие вещества

      Воздействие на экипаж нескольких категорий токсичных веществ можно ожидать из нескольких источников: (1) утечки и разливы из резервуаров для хранения, печей с химическими реагентами и систем жизнеобеспечения/управления полетом; (2) летучие продукты жизнедеятельности экипажа, экспериментальных животных и растений, а также необходимые для их питания питательные вещества; (3) продукты пиролиза, полученные в результате чрезмерного нагревания или сгорания, например, при небольших электрических возгораниях; и (4) выделение газов из материалов космического корабля, таких как электроизоляция, краски, смазочные материалы и растворители, а также деградация неметаллических материалов.

      Выброс любого токсичного вещества в космический корабль более серьезен и опасен, чем аналогичные инциденты на Земле по ряду причин. Закрытая атмосфера космического корабля с ее конечным объемом и низкой скоростью газообмена допускает более высокие, чем обычно, концентрации токсичных материалов и, следовательно, большее воздействие на экипаж с течением времени. Воздействие будет непрерывным, что приведет к повышенному накоплению и большей опасности.

      Нынешний подход НАСА к проблеме токсикологии космического корабля включает в себя тщательный отбор исходных материалов, а также тестирование на выделение токсичных летучих веществ до утверждения использования этих материалов в космическом корабле. Кроме того, в полете периодически берутся «заборные» пробы воздуха, которые возвращаются для послеполетного анализа. Эти процедуры оказались подходящими для Skylab и более коротких полетов Shuttle. Во время полета было обнаружено большое количество летучих химических веществ, в основном в пределах пороговых предельных значений (TLV) и пределов максимально допустимой концентрации космического корабля НАСА (SMAC). Однако эти значения основаны на модифицированных ограничениях Управления по безопасности и гигиене труда (OSHA) для краткосрочного воздействия. Хотя они полезны, их следует пересмотреть в контексте долгосрочных космических миссий. Необходимо получить много наземной информации о долгосрочном кумулятивном воздействии репрезентативных семейств токсичных химических продуктов и их тонком влиянии на поведение и работоспособность.

      Вода, воздух и температура

      В будущих долгосрочных космических средах обитания, включая космическую станцию, вода с Земли должна будет регенерироваться и перерабатываться из мочи, отработанной промывочной воды и конденсата влажности среды обитания. В Скайлэбе сточные воды не регенерировались. Питьевую воду просто хранили, но она считалась безвкусной из-за пониженного уровня растворенных газов, а также избытка остаточного йода, необходимого для соответствия бактериологическим стандартам.

      Должны быть установлены разумные стандарты относительно концентрации растворенных газов, органических соединений, неорганических веществ и микроорганизмов в воде. Главной целью программы CELSS является соответствие этим стандартам.

      Помимо пригодности воды для питья связан вопрос атмосферной воды (влажности) и ключевого параметра температуры. Рабочая группа уже подчеркивала, что качество воздуха должно контролироваться с точки зрения токсичных летучих веществ, аэрозолей и твердых частиц, а также микроорганизмов. Кроме того, влажность и температура имеют основополагающее значение для работоспособности и комфорта человека; в то время как крайности обоих могут быть допущены в течение короткого времени, долгосрочная производительность и благополучие требуют определения зоны комфорта и контроля этих двух параметров. Отсутствие такого контроля может быстро привести к изнурительным и даже опасным состояниям.

      Предлагаемое исследование

      Хотя проблемы поддержания здоровья, обсуждаемые в этом разделе, носят в основном технический характер, их решение требует понимания биологии и медицины, которого часто не хватает в инженерной группе. Целевая группа подчеркивает, что эти проблемы следует решать на ранних стадиях проектирования космического корабля и при частых консультациях с биомедицинским сообществом.

      К проблемам, требующим особого сотрудничества, относятся:

      1.

      Фильтрующие материалы для продуктов дегазации и пиролиза.

      2.

      Разработка сложной бортовой системы мониторинга атмосферы.

      3.

      Разработка очистителей воздуха, фильтров и каталитических детоксикантов.

      4.

      Разработка методов дезактивации при разливах токсичных и радиоактивных материалов.

      5.

      Разработка убежищ и кислородных масок.

      6.

      Оценка соответствующих лекарств для инактивации токсичных веществ в организме.

      7.

      Завершение исследований, необходимых для установления пределов максимально допустимой концентрации (SMAC) новых космических аппаратов НАСА в контексте космической станции и других длительных миссий.

      Сноски

      *

      Зиверт (Зв) — это единица СИ для эквивалентной дозы, которая представляет собой физическую дозу в Греях (Гр: 1 Дж/кг), умноженную на коэффициент качества ( Q ) для учета повышенной биологической эффективности некоторых излучений. Зв эквивалентен 100 бэр; Гр эквивалентен 100 рад.

      5 КОСМИЧЕСКИЙ ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ ФАКТОР | Передовые технологии для поддержки человека в космосе | The National Academys Press

      Посетите NAP.edu/10766, чтобы получить дополнительную информацию об этой книге, купить ее в печатном виде или загрузить в виде бесплатного PDF-файла.

      « Предыдущая: 4 СИСТЕМЫ ВЫХОДА

      Страница 97

      Делиться

      Цитировать

      Рекомендуемое цитирование: «5 КОСМИЧЕСКИХ ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ФАКТОРОВ.» Национальный исследовательский совет. 1997. Передовые технологии поддержки человека в космосе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/5826.

      ×

      Сохранить

      Отменить

      Введение

      Человеческий фактор фокусируется на роли человека в сложных системах, проектировании оборудования и средств для использования людьми, а также создании условий для комфорта и безопасности. Исследования человеческого фактора проводятся в нескольких технических или академических предметных областях, включая эргономику, биомеханику, антропометрию, рабочую нагрузку и производительность. Исследования деятельности человека в космосе называются исследованиями космического человеческого фактора (КЧФ). Задача персонала OLMSA SHF состоит в том, чтобы понять влияние SHF на миссии с экипажем, собрать и интерпретировать соответствующие данные о человеческом факторе для поддержки космических и аэрокосмических миссий, обеспечить оперативную поддержку текущих миссий и планирования миссий, а также сделать доступным человеческий фактор. данные, исследования и экспериментальные исследования для авиационного и аэрокосмического сообщества в целом.

      Хотя работа с человеческим фактором проводится на многих сайтах НАСА, комитет ограничил свой анализ двумя сайтами, где исследования СВЧ финансируются OLMSA: JSC и ARC. Стандартные проблемы, связанные с «земным» человеческим фактором, не рассматривались, хотя кажется, что НАСА в целом знает о потребностях человеческого фактора и реагирует на них.

      Как и во всем, что связано с СВЧ, когда люди участвуют в длительном космическом полете, на планирование могут повлиять неизвестные факторы. Например, действительно революционная двигательная установка, которая значительно сократила бы время пребывания экипажа в условиях микрогравитации, изоляции и радиации, значительно упростила бы проблемы СВЧ. Точно так же появление полностью автономных систем может повлиять на размер экипажа, обучение и рабочую нагрузку. Похоже, что в настоящее время единственными безопасными предположениями являются (1) что имеющиеся технологии космических полетов будут постепенно совершенствоваться в течение следующих двух десятилетий, и (2) что длительные пилотируемые миссии не будут ограничены. 0003

      Страница 98

      Делиться

      Цитировать

      Рекомендуемое цитирование: «5 КОСМИЧЕСКИХ ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ФАКТОРОВ.» Национальный исследовательский совет. 1997. Передовые технологии поддержки человека в космосе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/5826.

      ×

      Сохранить

      Отменить

      На

      повлияли как новые технологии, так и врожденные ограничения человеческого организма и его способность выживать в сопутствующих физических суровых условиях, интеллектуальных проблемах и психосоциальных взаимодействиях в космосе. Соответственно, оценка комитетом нынешнего состояния исследований в области СВЧ сосредоточена на его применении и применимости к будущим космическим миссиям, особенно к обитанию на поверхности Луны и возможной миссии на Марс в период с 2010 по 2020 год9. 0003

      Технические и научные темы, связанные с космосом Человеческий фактор

      По определению, участие людей в исследовании космоса делает безопасность и способность выполнять физические и психологические функции в течение продолжительных периодов неотъемлемыми частями всего планирования. Области, в которых важны информация и опыт, связанные с человеческим фактором, включают проектирование космических аппаратов, системы жизнеобеспечения, космические костюмы и системы. В предыдущих отчетах NRC неоднократно подчеркивалось, что существует большая разница между «краткосрочными» и «долгосрочными» пилотируемыми космическими полетами (NRC, 19).93, 1994). Почти весь опыт США на сегодняшний день был ограничен «краткосрочными» миссиями и показывает, что по большей части краткосрочное воздействие достаточно хорошо переносится. Однако в путешествиях продолжительностью, связанной с миссией на Марс с использованием химических двигателей (от 600 до 1000 дней) 1 физиологических и психологических terra incognito не будет встречаться никакого «полностью осознанного согласия» или «добровольческого участия». » может свести на нет необходимость серьезного научного изучения связанных проблем и поиска реалистичных решений для разумного управления сопутствующими рисками. Российская космическая программа показала, что пребывание в космосе более 400 дней возможно, но миссии с одним экипажем, находящимся вместе более 600 дней, выходят далеко за рамки чьего-либо опыта на сегодняшний день.

      Основываясь на информации, содержащейся в «Долгосрочных планах НАСА по исследованию человека» («официальные планы НАСА» на будущее), комитет предположил, что марсианская миссия примерно через 20 лет является реалистичной целью. Это гипотетическое будущее за пределами МКС можно разделить на три отдельные, но тесно связанные фазы: (1) обитание на поверхности Луны; (2) переход на Марс и обратно; и (3) обитание на Марсе. Исходя из требований к длительным пилотируемым миссиям, следует рассмотреть многочисленные темы исследований и проблем. Некоторые из этих тем показаны в таблице 5-1.

      Области исследований, определенные программой SHF, включают:

      • восприятие — математические модели систем человеческого восприятия: зрение, восприятие образов, слух, восприятие движения, пространственное понимание и тактильные ощущения
      • познание — понимание ситуационной осведомленности, моделирование когнитивной рабочей нагрузки и оценка удобства использования и эффективности интерфейсов человек-автомат

      1   

       Примеры сценариев для «краткосрочных» и «длительных» полетов человека на Марс представлены в документе «Америка у порога: Инициатива Америки по исследованию космоса» (Stafford et al. , 1991).

      Страница 99

      Делиться

      Цитировать

      Рекомендуемое цитирование: «5 КОСМИЧЕСКИХ ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ФАКТОРОВ.» Национальный исследовательский совет. 1997. Передовые технологии поддержки человека в космосе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/5826.

      ×

      Сохранить

      Отменить

      Таблица 5-1 Темы, представляющие интерес для программы SHF

      Тема

      Описание

      Связь

      *  

      Интерфейсы для связи между всеми участниками миссии, наземным персоналом, транспортными средствами и т. д. в различных режимах (аудио, видео, данные и т. д.)

      *  

      Неискаженные сообщения при наличии задержек и ограниченной пропускной способности

      Взаимодействие человека с информацией и автоматизацией

      *  

      Интерфейсы с роботизированными системами

      *  

      Интерфейсы для процедур ремонта и технического обслуживания

      *  

      Интерфейсы с различными автоматизированными и полуавтономными системами, такими как научные эксперименты, автомобильные системы, средства управления посадкой и т. д.

      Анализ и распространение данных

      *  

      Пользовательские интерфейсы для эффективного представления и анализа данных

      *  

      Оперативная интерпретация данных с нескольких датчиков в различных форматах и ​​т. д.

      Дизайн/разработка/тестирование/оценка

      *  

      Руководство по человеческому фактору для инструментов, оборудования, вспомогательных средств экипажа, крепежных изделий и т. д.

      *  

      Транспортное средство и рабочее место/место оператора спроектированы с учетом численности экипажа и изменчивости производительности с учетом требований безопасности и общего удобства использования

      *  

      Распределение задач между членами экипажа и автоматизацией с учетом возможностей и возможностей человека, как физических, так и когнитивных

      Безопасность

      *  

      Медицинское оборудование и материалы, необходимые для диагностики, стабилизации и лечения в полете

      *  

      Анализ безопасности для соответствующих предостережений, предупреждений и управления рисками

      *  

      Конструкции, обеспечивающие безопасное техническое обслуживание, как плановое, так и нестандартное

      *  

      Воздействие и безопасное обращение с опасными материалами

      Особенности модуля

      *  

      Конкретные требования к человеческому фактору для модулей, предназначенных для конкретных миссий, таких как эффективные контроллеры для роботов-манипуляторов, возможности восприятия для научных экспериментов, сила члена экипажа, досягаемость, пригодность или видимость, необходимые для выполнения миссии, и т. д.

      Инструменты и оборудование

      *  

      Унифицированные, хорошо продуманные наборы инструментов для ручного использования и/или использования в перчатках (EVA)

      *  

      Достаточное количество инструментов для поддержки запланированных и непредвиденных задач

      *  

      Стандартизированные процедуры для минимизации времени приобретения навыков или времени обучения выполнению задачи

      *  

      Логистическая поддержка для обеспечения удобства и доступности расходных материалов и оборудования

      *  

      Специальное оборудование, необходимое для безопасной перевозки больных или раненых членов экипажа

      Характеристики рабочей силы

      *  

      Психосоциальные аспекты состава экипажа, особенно для длительных полетов

      *  

      Групповые взаимодействия и командная структура

      Рабочая нагрузка и характеристики задач

      *  

      Оценка задач и инструментов для оптимальной работы человека

      *  

      Определить и запланировать соответствующие меры по устранению усталости

      *  

      Убедитесь, что ожидаемая производительность экипажа находится в известных пределах SHF

      Страница 100

      Делиться

      Цитировать

      Рекомендуемое цитирование: «5 КОСМИЧЕСКИХ ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ФАКТОРОВ. » Национальный исследовательский совет. 1997. Передовые технологии поддержки человека в космосе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/5826.

      ×

      Сохранить

      Отменить

      Тема

      Описание

      Жилая и рабочая среда

       

      *  

      Требования к персоналу в отношении средств к существованию, уединения, гигиены и т. д.

      Обучение

       

      Поддержка миссии

       

      Обучение техническому обслуживанию и логистике

       

      *  

      Подготовка к обычным и необычным событиям

      Производительность экипажа

       

      • физическая работоспособность человека — данные и модели о силе, выносливости, утомляемости и двигательных навыках человека, особенно в условиях микрогравитации; методы мониторинга производительности и меры противодействия препятствиям для успешного выполнения задачи и обеспечения безопасности
      • личностная, межличностная и групповая динамика — личностные показатели, мониторы производительности, предсказатели производительности, влияние различных командных структур, минимизация конфликтов, принятие командных решений и стратегии сотрудничества, межкультурные вопросы и показатели оценки
      • обитаемость — максимальное физическое и психологическое здоровье экипажа с учетом питания, одежды, уединения, уровня шума, гигиены, сна, отдыха и развлечений с учетом культурных, языковых и гендерных различий

      Технологические потребности, определенные программой SHF, включают:

      • автоматизированные и информационные системы — интерфейсы и основные средства управления роботизированными, телеуправляемыми и автономными системами; методы доступа к хранилищу данных и отображения; автоматизированная помощь; управление неисправностями, диагностика и ремонт, включая обучение новым ситуациям
      • распределение функций, планирование и рабочая нагрузка — соответствующее распределение задач между экипажем и автоматизированными системами, между наземным персоналом и экипажем, а также между членами экипажа; мониторинг и оценка рабочей нагрузки и производительности; планирование и оптимизация расписания

      Страница 101

      Делиться

      Цитировать

      Рекомендуемое цитирование: «5 КОСМИЧЕСКИХ ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ФАКТОРОВ. » Национальный исследовательский совет. 1997. Передовые технологии поддержки человека в космосе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/5826.

      ×

      Сохранить

      Отменить

      • системы связи — мультимедийные, многоканальные технологии связи, реагирующие на характеристики человеческого восприятия; методы сжатия, минимизация задержек и восприятие речи
      • антропометрические данные и физические интерфейсы — оценка интерфейсов человек-инструмент; виртуальное прототипирование с учетом изменчивости человека; и эргономические анализы задач в условиях микрогравитации
      • обучающие процедуры и технологии – методы и метрики оценки навыков обучения, принятия решений, скоординированных командных действий, рутинных и нестандартных задач; технологии для распознавания необходимости и проведения обучения в соответствии с требованиями миссии

      Программные темы, связанные с космическим человеческим фактором

      Цели утвержденного Плана космической программы OLMSA по человеческому фактору (НАСА, 1995 г. ) заключаются в следующем:

      • «Расширить знания о психологических и физических возможностях человека и прикладные исследования, тесты и оценки…»
      • «Разработать рентабельные технологии, поддерживающие интеграцию человека и системных элементов космического полета…»
      • «Обеспечить, чтобы планировщики миссий использовали результаты исследований СВЧ и технологические разработки для повышения вероятности успеха миссии и безопасности экипажа…»
      • «Сделать технологии НАСА доступными для частного сектора для применения на Земле… [и] использовать новые технологии, разработанные частным сектором, где это уместно…».

      Миссия НАСА по человеческому фактору в настоящее время довольно разделена на космический и аэронавтический компоненты. В целом, АО имеет право изучать вопросы СВЧ, связанные с космическими кораблями «Шаттл», МКС и будущими длительными космическими полетами, но концентрируется почти исключительно на космических кораблях «Шаттл» и МКС. ARC занимается изучением человеческого фактора в авиации (особенно в кабине экипажа) и более фундаментальными исследованиями. Существует небольшое совпадение или связь между двумя центрами. Общее впечатление таково, что они нацелены на совершенно разные проблемные области. АО в первую очередь функционирует как оперативное решение проблем, когда исследовательские вопросы возникают в связи с опытом или известными трудностями или обусловлены требованиями миссии. Деятельность АО «СВЧ» в первую очередь связана с космическими операциями «здесь и сейчас». ARC в первую очередь работает как исследовательское сообщество, изучая проблемы восприятия, рабочей нагрузки и познания, с которыми сталкиваются во время авиационного полета. Иногда конкретные проблемы, связанные с экипажем, становились катализаторами исследований в ARC, и выражался некоторый интерес к поиску приложений для исследований, выходящих за рамки аэронавтики, в космические полеты и другие области.

      Страница 102

      Делиться

      Цитировать

      Рекомендуемое цитирование: «5 КОСМИЧЕСКИХ ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ФАКТОРОВ. » Национальный исследовательский совет. 1997. Передовые технологии поддержки человека в космосе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/5826.

      ×

      Сохранить

      Отменить

      Программа SHF была профинансирована на сумму чуть менее 2 миллионов долларов США в 9 финансовом году.4, 95 ФГ и 96 ФГ. Этого достаточно, чтобы профинансировать лишь несколько проектов (около 10 в 1996 г.).

      В течение 1996 календарного года сотрудники НАСА, участвовавшие в программе, из штаб-квартиры НАСА, АО, АРК и KSC составляли документ с требованиями к СВЧ на основе предполагаемых длительных космических полетов человека на Луну и Марс во втором десятилетии двадцатого века. первый век. Комитет наблюдал за некоторыми из этих обсуждений и рассмотрел предварительный проект, но окончательный документ не был завершен к концу этого исследования.

      В целом области исследований и технологий СВЧ очень широки и не ограничены, особенно по сравнению с ЭМС и ВКД. Трудно установить четкие исходные данные, учитывая присущую человеческому организму изменчивость производительности, рабочей нагрузки и индивидуальности. Учитывая такую ​​широту, комитет знал, что некоторые из этих тем пересекаются с другими кодексами и подразделениями НАСА, особенно в отношении рабочей нагрузки, производительности, обучения и инженерии. Тем не менее, наличие программы СВЧ в OLMSA в качестве ключевого компонента пилотируемых космических полетов является признанием того, что присутствие человека в космосе потребует специальных, значительных, новых исследований, развития технологий и инвестиций в ресурсы.

      Приоритетные направления космических исследований и разработок в области человеческого фактора

      Краткий вывод. Миссии с экипажем на Луну/Марс потребуют тщательного рассмотрения многочисленных вопросов СВЧ. Но на момент написания этой статьи приоритеты СВЧ не были установлены в отношении долгосрочных целей НАСА. Таким образом, исследования должны быть переориентированы с получения чистых знаний на согласованные, скоординированные усилия для достижения приоритетных целей («целенаправленные» исследования) для обеспечения безопасности экипажа и общего успеха длительных миссий.

      Находка. В настоящее время нет установленных приоритетов для будущих миссий человека, что усугубляет проблемы, связанные с отсутствием связи и координации между проектами. Существует общее понимание того, что проблемы и вопросы СВЧ, связанные с миссией на Марс или созданием лунной или марсианской базы, должны быть поняты, но нет очевидного программного плана для ответа на эти вопросы.

      Рекомендация 5-1. Программные приоритеты должны основываться на требованиях миссии. Все части НАСА, обладающие опытом работы с человеческим фактором в космосе, должны внести свой вклад в разработку этих приоритетов и должны выделить ресурсы (персонал, время и финансирование) для облегчения координации и коммуникации программы. В программе такого рода, которая должна решать многие открытые вопросы, потребность в «целенаправленных» исследованиях должна иметь приоритет над традиционным поощрением исследований «сердечных желаний».

      Находка. НАСА не выделило значительных ресурсов на долгосрочные проблемы СВЧ. Такие темы, как жизнеобеспечение, по-видимому, доминируют в мышлении НАСА в

      Page 103

      Делиться

      Цитировать

      Рекомендуемое цитирование: «5 КОСМИЧЕСКИХ ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ФАКТОРОВ.» Национальный исследовательский совет. 1997. Передовые технологии поддержки человека в космосе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/5826.

      ×

      Сохранить

      Отменить

      подготовка техники к длительным миссиям; но эти миссии создадут уникальные физиологические, психосоциальные, эксплуатационные и когнитивные требования, которые также необходимо понять до запуска. Акцент на прогностических моделях, физических и биомеханических моделях и пассивном мониторинге неравномерен. Некоторые программы активно их используют, в то время как другие концентрируются на более описательных моделях с минимальной предсказательной силой. Как прогностические, так и системные модели очень хорошо впишутся в крупномасштабные интегрированные параллельные инженерные работы, которые НАСА придется предпринять для длительных миссий.

      Рекомендация 5-2. Решение проблем, связанных с целями НАСА в отношении длительных космических полетов с экипажем, должно быть преобладающим фактором при разработке Объявлений об исследованиях НАСА до поиска предложений, при проверке предложений перед рецензированием и при окончательном выборе предложений. Основные приоритеты для длительных миссий с экипажем должны включать:

      • понимание взаимодействия экипажа в устойчивых, изолированных условиях микрогравитации (автомобиль, Луна или Марс)
      • работоспособность человека (как когнитивная, так и физическая) и принятие решений в условиях устойчивой микрогравитации, включая разработку систем поддержки принятия решений
      • потребности в управлении информацией и связи, включая роль и развертывание вспомогательных средств виртуальной среды для обучения, репетиций миссии, технического обслуживания и чрезвычайных или необычных ситуаций
      • автоматизация и распределение функций между людьми и компьютерами
      • взаимодействие с интеллектуальными системами

      Рекомендация 5-3. НАСА следует уделять больше внимания разработке прогностических моделей. Например, прогностические модели могут быть важны в отношении умственной нагрузки. Поскольку большая часть работы в этой области до сих пор носила описательный характер, умственная нагрузка для данной задачи может быть измерена только во время фактического выполнения задачи. Это лишает инженеров информации, которая могла бы помочь в разработке новых систем, в которых взаимодействие между людьми, оборудованием и окружающей средой могло бы оптимизировать умственную нагрузку. Прогнозирующие модели предоставят инженерам аналитический инструмент для оценки альтернативных проектов с целью изучения и разработки механизмов, облегчающих интеллектуальную работу.

      Связь между Программой изучения человеческого фактора в космосе и успехом будущих миссий НАСА

      Резюме. Никакая заметная работа в программе SHF не направлена ​​на долгосрочные потребности программы OLMSA, т. е. никакие проекты специально не направлены на проблемы, уникальные для лунных или марсианских миссий. Некоторая работа в поддержку текущих миссий может быть косвенно применима к будущим миссиям, но это скорее случайно, чем целенаправленно.

      Страница 104

      Делиться

      Цитировать

      Рекомендуемое цитирование: «5 КОСМИЧЕСКИХ ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ФАКТОРОВ.» Национальный исследовательский совет. 1997. Передовые технологии поддержки человека в космосе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/5826.

      ×

      Сохранить

      Отменить

      Находка. В настоящее время в АО нет работы, посвященной непосредственной поддержке лунных/марсианских целей СВЧ. Расследование комитета показало, что некоторые из разрабатываемых инструментов (см. Ниже) могут поддерживать долгосрочные и длительные миссии, но они разрабатывались строго для поддержки оперативных требований краткосрочной миссии. Их применимость к будущему будет случайной, а не запланированной. Мотивированные люди и команды изучают возможные способы воздействия на будущие миссии, но их успех будет достигнут вопреки системе, а не благодаря ей. Некоторые примеры многообещающих текущих усилий в области СВЧ, которые могут быть применимы к длительным марсианским миссиям, включают:

      • разработка инструментов виртуальной среды и дисплеев виртуальной реальности для обучения, проектирования миссии и репетиций миссии, особенно для длительных полетов, во время которых необходимо учитывать скуку, сохранение навыков и планирование действий в чрезвычайных ситуациях
      • работы по «усталости и мерам противодействия», что существенно применимо к текущим программам как в полете, так и на земле. Очевидно, что роль мер по борьбе с утомлением будет еще более важной при полетах большой продолжительности9. 0260

      Технологии и системы за пределами НАСА, которые могут быть непосредственно применимы к планам на будущее, недостаточно известны или должным образом оценены. Следствием этой обособленности является то, что НАСА может пытаться применять или модифицировать существующие, часто менее чем «современные» и / или экономически эффективные технологии, когда в других местах существуют лучшие, возможно, более дешевые инструменты.

      Рекомендация 5-4. Исследования должны быть посвящены будущим долгосрочным миссиям. Исследования космических человеческих факторов всегда должны быть целенаправленными, с поиском возможных приложений для дальних миссий. Для достижения целей потребуются достаточные выделенные линии финансирования, персонал и приоритеты.

      Рекомендация 5-5. Должны быть созданы официальные программы для расширения взаимодействия между проектами в рамках космического человеческого фактора НАСА. НАСА должно поощрять широкий взгляд и продвигать эффективные и действенные программы между дисциплинами внутри организации, а также официальное, периодическое общение с внешними организациями для поиска технологий, которые могут быть применимы к программам НАСА по космическому человеческому фактору.

      Цели и этапы программы

      Сводная информация . План программы SHF, утвержденный в декабре 1995 г., очерчивает актуальные направления лишь в общих чертах. План программы описывает очень широкое и амбициозное предприятие, но в нем отсутствует конкретная долгосрочная миссия, к которой можно было бы приспособить цели. В нем не указаны вехи или даты для конкретных

      Страница 105

      Делиться

      Цитировать

      Рекомендуемое цитирование: «5 КОСМИЧЕСКИХ ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ФАКТОРОВ». Национальный исследовательский совет. 1997. Передовые технологии поддержки человека в космосе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/5826.

      ×

      Сохранить

      Отменить

      достижения или новые возможности. Таким образом, полезность и актуальность плана для текущих и будущих программ НАСА неясны.

      Находка. Стратегический план исследования и освоения космоса человеком (НАСА, 1996) представляет эволюционный план, который движется от МКС к марсианской поверхности с возможной промежуточной фазой на лунной поверхности. По большей части это вдумчивый документ, но он содержит много предположений о областях, которые не были полностью исследованы. Например, в нем говорится: «Исследования человеческого фактора и технологии также обеспечат… планирование межличностных взаимодействий для поддержания здорового, конструктивного отношения, что повысит производительность и успех миссии среди интернациональной, культурно разнообразной команды (NASA, 19).96)». Это заявление выражает предположения о психосоциальной динамике небольших групп, изолированных в течение длительных периодов времени, которые не оправдываются современными знаниями.

      Рекомендация 5-6. Эксперименты с факторами (психологическими и физиологическими) на борту МКС потребуют детального заблаговременного планирования. Ротация экипажа создаст проблемы для исследования физиологических эффектов длительного воздействия микрогравитации и для исследования психологических эффектов длительной изоляции и секвестрации в очень ограниченном пространстве. Кроме того, важно изучить аспекты обитаемости на МКС, которые должны быть учтены при проектировании марсианского транспортного корабля и других сред обитания. и оперативные работы.Это сложная задача, которая будет необходимы вехи и координация между исследователями космических человеческих факторов и смежных тем человеческого поведения и производительности.

      Общее научно-техническое качество

      Краткий вывод. Во время этого исследования программа SHF состояла из поддержки миссии, внешних контрактов и отдельных проектов, выбранных из предложений, представленных в ответ на НРО. По мнению комитета, основанному на документации и брифингах, качество этих проектов сильно различается. Некоторые из них имеют выдающееся научное качество, а некоторые другие не соответствуют минимальным стандартам научных и профессиональных исследований.

      Находка. Целенаправленные исследования проводятся как в АО, так и в АРК, и в обоих центрах есть несколько отличных проектов. Работа АО в первую очередь связана с необходимостью решения вопросов, связанных с эксплуатацией космических кораблей «Шаттл» и планированием других ближайших программ, таких как МКС. Практически вся работа в АО спонсируется НАСА. В целом исследователи из ARC, кажется, заинтересованы фундаментальными научными вопросами, а также проблемами, связанными с

      Страница 106

      Делиться

      Цитировать

      Рекомендуемое цитирование: «5 КОСМИЧЕСКИХ ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ФАКТОРОВ.» Национальный исследовательский совет. 1997. Передовые технологии поддержки человека в космосе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/5826.

      ×

      Сохранить

      Отменить

      авиационная безопасность, конструкция планера или повышение эффективности пилота. Многие из проектов в ARC, по-видимому, поддерживаются или сотрудничают с конкретными промышленными партнерами (например, система дополненной реальности для прокладки кабелей, поддерживаемая Boeing Aircraft) или с другими государственными учреждениями (такими как FAA для авиации). система отчетности по безопасности и армия США для экспериментального моделирования MIDAS). Основные «культурные» различия между двумя центрами привели к разным показателям оценки. В ARC доминирующие критерии связаны с признанием сверстников; в АО они связаны с решением ближайших оперативных задач. Отсутствие всеобъемлющей миссии в масштабах всего агентства и поддержки управления SHF привело к тому, что усилия отдельных исследователей и исследовательских групп не были сфокусированы. Качество НИОКР как в АО, так и в АРК значительно различается.

      Рекомендация 5-7. Руководству следует установить конкретные исследовательские цели, касающиеся краткосрочной оперативной поддержки НАСА, а также долгосрочных миссий. Приоритизация целей исследования может помочь сосредоточить ресурсы, выявить программные недостатки, установить стимулы и создать конкурентную, но позитивную рабочую атмосферу. Следует искать и поощрять синергию между проектами, направленными на выполнение непосредственных, краткосрочных задач, и проектами, ориентированными на долгосрочные задачи.

      Рекомендация 5-8. Руководству следует установить показатели оценки, которые будут способствовать проведению качественных исследований. Они также должны обеспечить, чтобы характеристики, составляющие успешный высококачественный проект, применялись во всех программах. Периодические внешние обзоры также помогут убедиться, что все исследовательские проекты соответствуют заявленным приоритетам космической программы по человеческому фактору.

      Требования программы

      Краткий вывод. Несмотря на то, что была проделана определенная работа по определению требований к освоению космоса человеком и соответствующих вопросов, связанных с СВЧ, в настоящее время отсутствует официальный документ НАСА, устанавливающий приоритетность ключевых направлений исследований. Нынешняя структура НАСА недостаточно осведомлена о современных технологиях, которые могут быть применимы к долгосрочным проблемам СВЧ.

      Находка. В настоящее время НАСА работает над документом о требованиях к исследованиям СВЧ, но в настоящее время не существует приоритетов. Поскольку нет официального документа с требованиями к программе, нет целенаправленных усилий для достижения целей, соответствующих долгосрочным планам НАСА в отношении лунных / марсианских миссий.

      Рекомендация 5-9. НАСА должно завершить и опубликовать официальный документ с изложением требований к исследованиям и технологиям в области человеческого фактора в космосе. Документ должен быть открыт для ознакомления, и после его принятия агентством его следует использовать, чтобы сосредоточить внимание на критических исследованиях, которые потребуются НАСА для поддержки долгосрочных миссий.

      Страница 107

      Делиться

      Цитировать

      Рекомендуемое цитирование: «5 КОСМИЧЕСКИХ ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ФАКТОРОВ. » Национальный исследовательский совет. 1997. Передовые технологии поддержки человека в космосе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/5826.

      ×

      Сохранить

      Отменить

      Находка. Фундаментальная проблема в НАСА связана с философией исследования, которая сохранилась со времен программы «Меркурий» в начале 1960-х годов. Уникальные характеристики космического полета (например, микрогравитация, выход в открытый космос, жизнеобеспечение и изоляция) диктовали, что НАСА зависело исключительно от виртуозности своих ученых и инженеров в создании собственных инструментов. С тех пор эта ситуация изменилась. Академические, промышленные и другие организации развили технологические возможности в областях, которые могут быть полезны для НАСА, а в некоторых дисциплинах, возможно, даже превзошли НАСА.

      Примером такого «замкнутого менталитета» является работа над усовершенствованными дисплеями в АО. Существующие готовые системы прототипирования могли бы оказать существенную помощь. Хотя может быть проще написать специальное собственное программное обеспечение для интеграции существующих систем (например, интегрировать программное обеспечение AD с симулятором полета), следует использовать анализ затрат и результатов, сравнивая собственные и внешние программные продукты. Другой пример изолированности включает в себя долгосрочную разработку (около 20 лет) мультимедийного браузера для отображения на ПК данных о человеческом факторе НАСА STD-3000. NASA STD-3000 представляет собой необыкновенную и полезную подборку данных о человеческом факторе. Компания предоставила ценную услугу по организации и сбору данных, а также продвигала идею стандартов человеческого фактора как внутри, так и за пределами сообщества НАСА. Тем не менее, аспект компьютерного доступа к проекту документа пошатнулся, потому что специализированная онлайновая программа просмотра документов явно уступает современным браузерам на языке гипертекстовой разметки (HTML), основанным на интернет-технологиях. Эти HTML-браузеры могут доставлять документ в любой веб-браузер на любой компьютерной рабочей станции. Определив и используя или модифицируя готовые системы, НАСА может сосредоточиться на содержание, , а не носитель (доставка программного обеспечения), который может быть доступен в другом месте.

      Хорошим примером проекта SHF, который хорошо работает в АО, является лаборатория Центра графических исследований и анализа (GRAF). Решая реальные проблемы в повседневных операциях или операциях от миссии к миссии, проект также поддерживает представление о программных инструментах, которые потребуются для планирования и управления будущими миссиями, костюмами для выхода в открытый космос и даже человеческим фактором в условиях микрогравитации. Компания GRAF пыталась использовать внешнее программное обеспечение, а не создавать все это внутри компании, и GRAF использовала внутренние ресурсы для расширения алгоритмов (разработанных в другом месте в JSC) для моделирования и определения размеров скафандра для выхода в открытый космос, для сбора данных о прочности и улучшения инженерно-точных модели освещения.

      Рекомендация 5-10. Программа НАСА по космическому человеческому фактору должна быть сосредоточена на проблемах, уникальных для исследования космоса с экипажем, что является основной движущей силой программы. НАСА не должно исходить из того, что все программные и аппаратные системы должны создаваться НАСА с нуля; многие продукты на рынке могут помочь миссии НАСА. Хорошими примерами этого являются интернет-браузеры для документации и даже обучения, программное обеспечение для проектирования и визуализации для отображения макетов и обучения, а также программное обеспечение для трехмерной графики. Таким образом, продолжающийся поиск «космических уникальных» инструментов должен выйти за пределы НАСА. Работа со стороны

      Страница 108

      Делиться

      Цитировать

      Рекомендуемое цитирование: «5 КОСМИЧЕСКИХ ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ФАКТОРОВ. » Национальный исследовательский совет. 1997. Передовые технологии поддержки человека в космосе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/5826.

      ×

      Сохранить

      Отменить

      объект

      , даже если это не непосредственно применимы к космическим путешествиям, могут быть изменены или адаптированы для удовлетворения конкретных требований НАСА. НАСА должно установить формальный механизм для выявления работ, выполняемых за пределами НАСА, которые могут быть применимы к его целям.

      Руководство и организация программы

      Краткий вывод. Недавнее создание АО в качестве ведущего центра СВЧ дает возможность консолидировать управление и активизировать программы и проекты НАСА, связанные с СВЧ.

      Находка. Понимание человеческого поведения и действий является первостепенной задачей для миссий с экипажем. Но эта область была произвольно отделена от SHF в организации OLMSA. Это разделение, по-видимому, проводится по линии научных дисциплин, а не по отношению к функциональным проблемам или проблемам. Область человеческого поведения и деятельности включает в себя многие вопросы, имеющие решающее значение для успеха пилотируемой миссии на Марс. Примеры включают подбор экипажа и взаимодействие, рабочую нагрузку, обучение и т. д. Традиционно и функционально эти программы связаны друг с другом.

      Рекомендация 5-11. Проекты по поведению и характеристикам OLMSA и проекты по человеческому фактору в космосе должны быть объединены в единую структуру управления и должны работать над достижением одного и того же набора целей.

      Находка. Если и когда будут определены потребности в длительных миссиях, маловероятно, что персонал СВЧ будет достаточным для решения широкого круга проблем, с которыми может столкнуться пилотируемая миссия (например, на Марс). Также маловероятно, что текущего уровня финансирования СВЧ будет достаточно для поддержки необходимых исследований СВЧ для безопасного и эффективного исследования Солнечной системы человеком.

      Рекомендация 5-12. Программа человеческого фактора в космосе требует сильного руководства и поддержки с долгосрочным взглядом на всю область человеческого фактора в космосе. Лицо, ответственное за эту программу, должно иметь достаточные бюджетные и другие ресурсы, чтобы гарантировать, что долгосрочные проблемы оперативного космического полета и миссии на Марс могут быть решены с помощью соответствующих перспективных исследований. Этот человек должен иметь опыт и полномочия для координации разрозненных дисциплин и организаций. Это может быть достигнуто только с помощью защитника человеческого фактора на высоком административном уровне. Финансирование человеческого фактора в космосе должно быть отдельной статьей в каждой программе/проекте. Это способствовало бы лучшему общению и позволило бы использовать ресурсы более надлежащим образом. Постатейное финансирование также обеспечит некоторую гибкость для своевременного решения возникающих проблем, вместо того, чтобы ждать цикла объявлений НАСА об исследованиях. Повышение направленности программы при расширении исследовательской базы потребует хорошо организованных командных усилий.

      Страница 109

      Делиться

      Цитировать

      Рекомендуемое цитирование: «5 КОСМИЧЕСКИХ ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ФАКТОРОВ.» Национальный исследовательский совет. 1997. Передовые технологии поддержки человека в космосе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/5826.

      ×

      Сохранить

      Отменить

      Рекомендация 5-13. НАСА должно направить свои ограниченные ресурсы на исследования человеческого фактора в космосе в области, где успехи вряд ли будут достигнуты другими, например, вопросы, связанные с долговременной изоляцией и обитаемостью, и т. д. Мало кто кроме НАСА будет работать над космическим человеком факторы, уникальные для полетов на Марс или жизни на Луне, но другие будут работать над дисплеями и элементами управления и т. д. Многие из этих технологий, вероятно, будут готовы для эксплуатационной оценки к тому времени, когда НАСА начнет разработку этих миссий.

      Находка. Процесс НОР подходит для проектов, направленных на удовлетворение долгосрочных потребностей. Однако процесс отбора проектов для долгосрочных исследований следует усовершенствовать, чтобы стимулировать исследования, направленные на решение важных вопросов СВЧ. Если процесс NRA не будет тщательно реализован, он может привести к отличным научным исследованиям по неправильным предметам.

      Механизм финансирования НОР с экспертной оценкой ставит более действующие проекты SHF в АО в невыгодное положение по сравнению с проектами в АРК. Из-за непостоянного уровня доступного финансирования исследований АО сосредоточилось на оперативных требованиях, но с целью повторного использования как данных, так и программного обеспечения для будущих миссий.

      В целом, работа СВЧ в АО сосредоточена на ближайших проблемах (например, «Спейс Шаттл», МКС, «Шаттл-Мир», Центр исследований человека на МКС и вопросы, связанные с испытаниями АЛС). Она ориентирована на миссию за миссией, итеративна, в режиме реагирования и мало стимулирует фундаментальные исследования. Главные проблемы не были четко определены, и, следовательно, редко решаются, потому что программа фокусируется на краткосрочных «исправлениях». но этого недостаточно для решения долгосрочных проблем с SHF.

      Исследовательская программа СВЧ, состоящая из предложений, преимущественно отобранных из NRA и SBIR НАСА, ограничивает диапазон и направленность исследований. Но разграничение научно-технических направлений, подлежащих финансированию, неясно. Нынешний процесс NRA не структурирован для содействия исследованиям, направленным на ответы на критические вопросы, которые НАСА должно решить перед началом пилотируемых миссий за пределами НОО.

      Несмотря на то, что проекты SHF, финансируемые OLMSA, которые осуществляются в АО и ARC, практически не дублируют друг друга, в настоящее время не существует стимулов или организационной структуры для координации дисциплин SHF. Работа, связанная с СВЧ в других центрах НАСА и не финансируемая OLMSA, не рассматривалась комитетом.

      Рекомендация 5-14. Серьезные усилия по разработке долгосрочных космических полетов потребуют более конкретной, ориентированной на технологии направленности, чем позволяет существующая система объявлений НАСА об исследованиях. Это должно привести к объявлениям, в которых запрашиваются предложения в критических областях, что позволит программе космического человеческого фактора сосредоточиться на наиболее насущных потребностях, определенных НАСА и его консультативными группами. Ориентация на технологии упростит процесс отбора, облегчив НАСА выбор среди предложений, которые могут быть

      Страница 110

      Делиться

      Цитировать

      Рекомендуемое цитирование: «5 КОСМИЧЕСКИХ ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ФАКТОРОВ.» Национальный исследовательский совет. 1997. Передовые технологии поддержки человека в космосе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/5826.

      ×

      Сохранить

      Отменить

      превосходны с чисто научной точки зрения, но менее актуальны для решения насущных космических проблем человеческого фактора. Это также означало бы, что потенциальные главные исследователи (как внутри, так и вне НАСА) не будут тратить значительное количество времени и энергии на предложения, которые неизбежно будут отклонены, поскольку они не имеют отношения к текущим потребностям агентства, за исключением их научной ценности.

      Синергизм с другими программами

      Краткий вывод. Потенциал синергии между проектами, финансируемыми программой SHF и другими программами НАСА, высок. Но необходимо развивать синергию, и не все понимают, что долгосрочные цели НАСА могут быть достигнуты за счет работы других, например, в области компьютерных технологий и взаимодействия человека с компьютером. SHF является неотъемлемым компонентом таких мероприятий, как EVA, ALS и EMC. Все они предназначены для обеспечения безопасности, живучести и продуктивности людей в космической среде.

      Находка. SHF является неотъемлемым компонентом других видов деятельности НАСА, таких как обучение, поведение и производительность, аэронавтика, безопасность, робототехника и испытания новых технологий жизнеобеспечения. Сотрудничество в ARC является удовлетворительным и часто включает ученых не из НАСА. Есть также несколько международных коллабораций. Некоторые из охватываемых областей исследований включают, помимо прочего, когнитивную науку, виртуальную реальность, ограничение восприятия, медицинскую визуализацию, групповое обучение и решение проблем. За некоторыми исключениями, сотрудничество в АО менее развито.

      Поскольку МКС является признанным транспортным средством, на котором будут проводиться важные исследования СВЧ, связанные с долгосрочными миссиями, было неутешительно осознавать, что нет официального плана интеграции исследований СВЧ во все аспекты операций МКС.

      Отсутствие связи между исследовательским и оперативным сообществами SHF в сочетании с отсутствием единой программной миссии, цели или приоритетов приводит к тому, что организация в значительной степени занимается проектами, не использующими потенциал внутренних или внешних синергизм. Отсутствие связи между дублирующими и/или взаимодополняющими видами деятельности НАСА препятствует эффективному использованию ресурсов и подрывает техническую и программную синергию. Никакая работа по СВЧ в АО не связана конкретно с работой по человеческому фактору в АРК. Работа по обучению виртуальной реальности в АО не является частью SHF, поскольку считается планированием миссии и обучением. Кроме того, несколько произвольные демаркации «территории» (например, отделение авиации от космических полетов) привели к плохой связи, что еще больше затрудняет координацию.

      Рекомендация 5-15. Космический персонал по человеческому фактору должен быть официально включен в параллельный инженерный цикл, связанный с проектированием, разработкой и строительством всех космических систем, таких как выход в открытый космос, передовые системы жизнеобеспечения, жилые помещения, а также системы управления и связи.

      Страница 111

      Делиться

      Цитировать

      Рекомендуемое цитирование: «5 КОСМИЧЕСКИХ ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ФАКТОРОВ». Национальный исследовательский совет. 1997. Передовые технологии поддержки человека в космосе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/5826.

      ×

      Сохранить

      Отменить

      Рекомендация 5-16. НАСА должно установить формальный метод обмена информацией о текущих или ожидаемых проблемах человеческого фактора в космосе. НАСА также следует разработать метод обмена информацией о планируемых космических проектах по человеческому фактору, включая всю работу в центрах НАСА, чтобы можно было оптимизировать и использовать ограниченные ресурсы для получения максимальной выгоды. Должны быть запланированы регулярные (раз в полгода или ежегодно) совещания по космическому человеческому фактору, чтобы исследователи и другие лица были осведомлены о работе и областях знаний друг друга.

      НАСА должно создать систему для информирования соответствующего персонала о технической деятельности внешних организаций, участвующих в потенциально применимой работе. НАСА должно поощрять и предоставлять ресурсы исследователям для участия в технических и профессиональных конференциях, чтобы способствовать обмену информацией и идеями с внешними организациями и отдельными лицами.

      Рекомендация 5-17. Чтобы максимизировать вероятность успеха программ СВЧ для продолжительных космических полетов с экипажем, НАСА должно использовать не только таланты и способности штатных ученых, но и использовать знания лучших ученых и профессионалов, независимо от их местонахождение или принадлежность. Некоторые примеры областей, в которых следует поощрять синергию, включают:

      • Исследователи человеческого фактора в космосе могли бы участвовать в разработке интегрированных системных симуляций и технологий виртуальной среды с участием людей, будь то пилотирование, деятельность специалистов миссии или другие исследования по обучению и оценке эффективности.
      • Было бы полезно улучшить связи между группой усовершенствованных дисплеев в JSC и группой проектирования и анализа интеграции человек-машина (MIDAS) в ARC.

      Технологии двойного назначения

      Краткое заключение. Побочные технологии не следует рассматривать в качестве основных движущих сил человеческого фактора в космосе, хотя они представляют собой великолепные дополнительные преимущества. В центре внимания работы по космическому человеческому фактору должно быть выявление проблем и поиск решений, которые сделают продолжительный космический полет с экипажем максимально безопасным и продуктивным. Основная, неизменная философия должна состоять в том, чтобы искать и решать эти проблемы. Спин-оффы следует рассматривать как дивиденды, а не как цели.

      Находка. В рамках сообщества НАСА, занимающегося космическими или аэронавтическими человеческими факторами, было разработано несколько потенциальных технологий двойного назначения, в том числе NASA-STD-3000, MIDAS, пространственные слуховые дисплеи и средства противодействия усталости.

      Рекомендация 5-18. Программа космических человеческих факторов должна в первую очередь выделять ресурсы на исследования, анализ и разработки, которые способствуют достижению целей миссии. Побочные доходы всегда должны оставаться желанной дополнительной выгодой, но никогда не должны рассматриваться как основная движущая сила исследований НАСА.

      Страница 112

      Делиться

      Цитировать

      Рекомендуемое цитирование: «5 КОСМИЧЕСКИХ ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ФАКТОРОВ.» Национальный исследовательский совет. 1997. Передовые технологии поддержки человека в космосе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/5826.

      ×

      Сохранить

      Отменить

      Каталожные номера

      НАСА (Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства). 1995. План программы по космическому человеческому фактору. Отдел наук о жизни и биологических наук и приложений, Управление наук о жизни и микрогравитации и приложений. Вашингтон, округ Колумбия: НАСА.

      НАСА. 1996. Предприятие НАСА по исследованию и освоению космоса человеком: стратегический план. Вашингтон, округ Колумбия: НАСА.

      NRC (Национальный исследовательский совет). 1993. Научные предпосылки для исследования космоса человеком. Комитет по исследованию человека, Совет по космическим исследованиям. Вашингтон, округ Колумбия: Издательство Национальной академии.

      НРК. 1994. Научные возможности исследования космоса человеком. Комитет по исследованию человека, Совет по космическим исследованиям. Вашингтон, округ Колумбия: Издательство Национальной академии.

      Стаффорд, Томас П. и др. 1991. Америка у порога: Инициатива Америки по исследованию космоса. Вашингтон, округ Колумбия: Управление Белого дома по научно-технической политике.

      Страница 97

      Делиться

      Цитировать

      Рекомендуемое цитирование: «5 КОСМИЧЕСКИХ ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ФАКТОРОВ. » Национальный исследовательский совет. 1997. Передовые технологии поддержки человека в космосе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/5826.

      ×

      Сохранить

      Отменить

      Страница 98

      Делиться

      Цитировать

      Рекомендуемое цитирование: «5 КОСМИЧЕСКИХ ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ФАКТОРОВ.» Национальный исследовательский совет. 1997. Передовые технологии поддержки человека в космосе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/5826.

      ×

      Сохранить

      Отменить

      Страница 99

      Делиться

      Цитировать

      Рекомендуемое цитирование: «5 КОСМИЧЕСКИХ ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ФАКТОРОВ. » Национальный исследовательский совет. 1997. Передовые технологии поддержки человека в космосе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/5826.

      ×

      Сохранить

      Отменить

      Страница 100

      Делиться

      Цитировать

      Рекомендуемое цитирование: «5 КОСМИЧЕСКИХ ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ФАКТОРОВ.» Национальный исследовательский совет. 1997. Передовые технологии поддержки человека в космосе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/5826.

      ×

      Сохранить

      Отменить

      Страница 101

      Делиться

      Цитировать

      Рекомендуемое цитирование: «5 КОСМИЧЕСКИХ ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ФАКТОРОВ. » Национальный исследовательский совет. 1997. Передовые технологии поддержки человека в космосе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/5826.

      ×

      Сохранить

      Отменить

      Страница 102

      Делиться

      Цитировать

      Рекомендуемое цитирование: «5 КОСМИЧЕСКИХ ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ФАКТОРОВ.» Национальный исследовательский совет. 1997. Передовые технологии поддержки человека в космосе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/5826.

      ×

      Сохранить

      Отменить

      Страница 103

      Делиться

      Цитировать

      Рекомендуемое цитирование: «5 КОСМИЧЕСКИХ ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ФАКТОРОВ. » Национальный исследовательский совет. 1997. Передовые технологии поддержки человека в космосе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/5826.

      ×

      Сохранить

      Отменить

      Страница 104

      Делиться

      Цитировать

      Рекомендуемое цитирование: «5 КОСМИЧЕСКИХ ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ФАКТОРОВ.» Национальный исследовательский совет. 1997. Передовые технологии поддержки человека в космосе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/5826.

      ×

      Сохранить

      Отменить

      Страница 105

      Делиться

      Цитировать

      Рекомендуемое цитирование: «5 КОСМИЧЕСКИХ ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ФАКТОРОВ. » Национальный исследовательский совет. 1997. Передовые технологии поддержки человека в космосе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/5826.

      ×

      Сохранить

      Отменить

      Страница 106

      Делиться

      Цитировать

      Рекомендуемое цитирование: «5 КОСМИЧЕСКИХ ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ФАКТОРОВ.» Национальный исследовательский совет. 1997. Передовые технологии поддержки человека в космосе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/5826.

      ×

      Сохранить

      Отменить

      Страница 107

      Делиться

      Цитировать

      Рекомендуемое цитирование: «5 КОСМИЧЕСКИХ ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ФАКТОРОВ. » Национальный исследовательский совет. 1997. Передовые технологии поддержки человека в космосе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/5826.

      ×

      Сохранить

      Отменить

      Страница 108

      Делиться

      Цитировать

      Рекомендуемое цитирование: «5 КОСМИЧЕСКИХ ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ФАКТОРОВ.» Национальный исследовательский совет. 1997. Передовые технологии поддержки человека в космосе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/5826.

      ×

      Сохранить

      Отменить

      Страница 109

      Делиться

      Цитировать

      Рекомендуемое цитирование: «5 КОСМИЧЕСКИХ ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ФАКТОРОВ. » Национальный исследовательский совет. 1997. Передовые технологии поддержки человека в космосе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/5826.

      ×

      Сохранить

      Отменить

      Страница 110

      Делиться

      Цитировать

      Рекомендуемое цитирование: «5 КОСМИЧЕСКИХ ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ФАКТОРОВ.» Национальный исследовательский совет. 1997. Передовые технологии поддержки человека в космосе . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/5826.

      ×

      Сохранить

      Отменить

      Страница 111

      Делиться

      Цитировать

      Рекомендуемое цитирование: «5 КОСМИЧЕСКИХ ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ФАКТОРОВ.