Космічна біологія

Космічна біологія — наука, яка вивчає біологічну дію різноманітних факторів космічного простору на живі організми, розробляє методи й заходи по забезпеченню нормальної життєдіяльності в космічному польоті, займається пошуками форм життя, що, певно, існує не лише на Землі, і розробляє запобіжні заходи проти занесення земних форм життя на інші планети та в космос.

Ця космічна наука дуже молода. Коло проблем космічної біології надзвичайно широке, а самі проблеми — досить специфічні. До них належить і розробка біологічних та фізико-хімічних методів забезпечення необхідних життєвих умов у кабінах космічних кораблів, і вивчення фізіологічної дії невагомості, що виникає під час орбітального польоту космічного апарата, біологічної дії космічної радіації, і дослідження тривалого перебування в замкнутому екологічному середовищі та багато іншого.

Космічна біологія виникла «на стику» таких наук, як біологія, медицина, фізика, хімія астрономія, ракетна техніка та ряд інших, і від рівняється від них своєю комплексністю. Справді, щоб розв'язати, наприклад, проблему життя забезпечення в умовах космосу, потрібні не лише дані біології та медицини, а й інформація інших наук. Космічна біологія, використовує досягнення багатьох наук, розробляє свої, особливі методи досліджень, проводить свої специфічні експерименти. Вчені моделюють на землі космічні умови, тобто імітують окремі фактори космічного польоту — знижений тиск, шум, вібрації, прискорення, повну ізоляцію, обмеженість простору тощо.

Однак, під час космічного рейсу людина повинна зустрітися з комплексом космічних факторів, які неможливо повторити в лабораторії, зокрема, створити тривалу невагомість, повний спектр космічної радіації, відповідне нервово-психічне напруження тощо. Тому другий напрямок медико-біологічних досліджень — це дослідження не «вдома», на Землі, а в космосі— на ракетах та штучних супутниках.

Імітуючи на Землі різні космічні фактори, наприклад низький барометричний тиск або відсутність кисню, який дуже потрібен людині для дихання, вчені вивчають дію цих факторів на людину і пропонують запобіжні заходи. Дію таких факторів на організм людини вчені добре знають. Тут потрібні герметичні кабіни, кисневі прилади та скафандри. А ось вплив космічної радіації вивчено ще недостатньо. На людині випробовувати це вчені не ризикнули, тому його стали з’ясовувати на тваринах, посилаючи їх у тривалі космічні рейси.

А що ж до температурних умов космосу? Виявляється, що в кабіні корабля треба весь час підтримувати певний температурний режим.

А метеорна небезпека. Чи страшна вона? І тут належить все вивчити, розробити певні рекомендації щодо захисту космонавтів. Одним словом, космос — це середовище, де людина може існувати, лише застосувавши певні захисні пристрої.

За рекомендаціями космічної біології розроблено цілий комплекс заходів, що гарантують безпеку польоту.

Під час польоту на космічному кораблі космонавта чекають: шум на активній ділянці, коли працюють потужні ракетні двигуни; вібрації, що в цей момент струшують тіло ракети; перевантаження, зумовлені величезним прискоренням; невагомість, яка виникає після виведення корабля на орбіту тощо.

Як подолати ці перешкоди? Шум у кабінах зводять до мінімуму, застосовуючи звукоізоляцію, вплив вібрацій на організм знижують за допомогою різних амортизаторів. А як можна підвищити стійкість організму людини до дії перевантажень? Дослідженнями встановлено, що перевантаження краще переносити, коли вони спрямовані в напрямку «груди—спина», і гірше — якщо вздовж тіла. Ось чому в кабіні космічного корабля космонавти розміщуються завжди так, що перевантаження діють перпендикулярно до поздовжньої осі їх тіла або під незначним кутом. У цьому разі вони можуть переносити значне «збільшення» своєї ваги протягом тривалого часу.

І ось корабель на орбіті. Пасажири потрапляють у світ, в якому «зникає» вага. Вони перебувають у тривалій невагомості. У земних умовах її можна відтворити тільки на короткий час, наприклад, при русі літака по так званій параболі Кеплера. А це для людини — принципово новий стан. Чи зможе за таких умов працювати її вестибулярний апарат, який є її органом рівноваги і координації? Адже при цьому «виключається» сигналізація із значної зони рецепторів, функціонування яких пов'язане з дією сили тяжіння. Чи буде збережена працездатність людини, чи зможе пристосуватись до незвичайної ситуації людський організм?

Дослідження у лабораторії, а згодом і в космосі позитивно відповіли на ці питання. Організм пристосовується до невагомості. Але вчених турбують і перехідні періоди — переходи від перевантажень до невагомості і навпаки. І виявляється, що людина гірше переносить саме перехід від стану зниклої ваги до перевантажень.

Проблема невагомості має багато аспектів. І всі їх потрібно вивчити при підготовці польотів людини, провівши свого роду «біологічну розвідку» на тваринах. Біологічна розвідка і в майбутньому буде, за словами відомого спеціаліста з космічної медицини академіка В.В.Паріна, передувати кожному принципово новому кроку людини у космос.

Штучна атмосфера корабля, особливості харчування космонавтів у польоті, особливості режиму праці і відпочинку, ізоляція, обмеження рухів, емоціональне напруження і ін.— ці фактори вже пов'язані з перебуванням людини у герметичній кабіні космічного корабля. Тут космонавт позбавлений значної кількості подразників і звичного для нього соціального середовища. Все це в поєднанні з невагомістю, порушенням земного ритму (добової періодики), різким обмеженням рухів може призвести до серйозних психічних і вегетативних розладів. На допомогу приходить сурдокамера, яка дає змогу космонавтам відчути на землі дію цих факторів і пристосуватися до них.

Успішні польоти радянських космонавтів на космічних кораблях «Восток» і «Восход» та американських космонавтів на кораблях «Меркурій» і «Джеміні» довели правильність висновків і рекомендацій космічної біології. Людина під час польоту зберігає працездатність на досить високому рівні. Проте це лише початок, перші етапи в освоєнні космосу. Наступні польоти вимагатимуть більшої активізації космонавтів.

В майбутньому освоєння космічного простору неможливе без космічних рейсів, що триватимуть по кілька тижнів, місяців і навіть років. І тут особливо важливими стають дослідження, спрямовані на забезпечення необхідних умов для життя і діяльності космонавтів-дослідників у польоті та безпеки подібних подорожей у космічному просторі.

Вже тепер можна сподіватись, що дальше вивчення космосу, Місяця та інших планет сонячної системи відбуватиметься при активній участі космонавтів, які розміщатимуться в кабінах «зоряних» кораблів.

Але для цього треба розробити методи і принципи забезпечення умов для життя космонавтів, зокрема створити системи часткового або повного круговороту речовин у замкнутому об'ємі кабін космічних кораблів. Я мою на увазі регенерацію газового середовища, води, синтез продуктів харчування з використанням біологічних і хімічних методів, утилізацію продуктів життєдіяльності космонавта, тварин і рослин тощо. Тому здійснюються пошуки найефективніших методів гарантування безпеки самих польотів, а також безпеки виходу космонавтів з корабля в аварійних ситуаціях або при посадці корабля на поверхню іншого небесного тіла. Саме над цими проблемами працює космічна біологія і космічна медицина.

На цьому не можна поставити крапку. Треба також докладно вивчити радіаційну обстановку, де пролягатимуть траси майбутніх польотів. Можливо, потрібна буде і штучна гравітація на кораблі, адже при тривалих подорожах невагомість може негативно вплинути на організм. Набутий досвід показує, що потрібні дальші дослідження як по уточненню методів відбору космонавтів, так і з їх спеціальної підготовки. Оскільки тривалі рейси вимагатимуть, щоб екіпаж кораблів складався з кількох чоловік, при комплектуванні треба обов'язково враховувати психологічну сумісність його членів. Слід всебічно обґрунтувати і режим праці, і розподіл обов'язків між членами екіпажу.