Космічна фізіологія - Енциклопедія Сучасної України
Beta-версія
Космічна фізіологія

КОСМІ́ЧНА ФІЗІОЛО́ГІЯ – розділ фізіології, що вивчає особливості реакції живих систем на перебування у космосі. Перші виведення на навколоземну орбіту біол. супутників здійснено з метою вивчити мож­­ливість збереження за таких умов осн. життєвих функцій рос­­лин і тварин. Дослідж. були необхідні для вирішення проблеми забезпечення перебування людини у космосі. На початк. етапі формування К. ф. (1949) вчені використовували геофіз. ракети, які досягали висот від 100 до 450 км. Дослідж. проводили на лаборатор. тваринах. Тривалість польотів була невеликою – стан невагомості продовжувався від 4 до 8 хв. На високих орбітах істотною стає радіац. небезпека. У той період існувала думка, що навіть на навколозем. орбітах проникаюче космічне випромінювання мо­­же бути небезпеч. для біол. основ життєдіяльності. Вважалося також, що тривале перебування в стані невагомості може викликати порушення функ­­ціонування ЦНС, атрофію м’язів та кісток, виникнення ускладнень після повернення організму в умови земного тяжіння. Подальші дослідж. довели, що такі припущення були істотно перебільшені.

Стійкість організму тварин і людини до радіал. або ліній. прискорень підвищують шляхом по­­перед. тренування організму. Порушення відчуття рівноваги й положення тіла в просторі (мо­­зочк. реакції) зменшують за рахунок дублюючого візуал. конт­­ролю. Крім того, навіть у таких незвич. умовах, як перебування на навколозем. орбіті, організм людини протягом перших діб адаптується до нових умов існування. Відсутність земного тяжіння позбавляє організм великої кількості нерв.-м’язових пропріорецептив. та інтерорецептив. подразнень. Виникає т. зв. сенсорне голодування, що негативно впливає на психіку людини. Тому тривале одноосіб­­не перебування в кабіні косміч. корабля небезпечніше, ніж колектив. політ. Важливе значення мають постій. радіозв’язок із центром назем. керування польотом і контроль адекватності стану ЦНС екіпажу, що частково компенсує недостатність внутр. подразників.

Підбір психологічно суміс. членів екіпажу виявився необхід. елементом успішності польоту. Чим тривалішим є перебування в стані невагомості, тим складніші адаптивні перебудови опорно-рухового апарату організму. Відсутність звич. навантаження на м’язи і кістки створює умови для атрофії м’язів, розсмоктування солей кальцію у кістках та часткової втрати їхньої міцності. Для запобігання розвитку цієї патології (остеопенії) розроблено сис­­теми т. зв. навантажувал. костюмів (статичне навантажен­­ня) та динаміч. фіз. вправ, спро­­можних підвищити метаболізм м’язів та аксіальні навантаження кісток. У стані невагомості шлунк.-кишк. апарат позбавлений гравітац. навантажень та звич. їжі, що зумовлює спец. ви­­моги до харчування космонавтів. Парціал. тиск кисню у штуч. атмосфері герметич. кабіни кос­­міч. корабля також відіграє важ­­ливу роль у підтриманні актив. стану ЦНС, збереженні меж водного обміну. Фізіол. дослідж. усіх систем організму дали підстави для розроблення газових режимів, спец. дієт та харч. раціонів, склад яких дає змогу компенсувати частину труднощів, створюваних косміч. простором. Наступ. етап розвитку космонавтики – міжпланетні по­дорожі, тривалість яких істотно більша. За таких умов знач. загрозою для здоров’я екіпажу є космічне іонізуюче випромінювання (галактичне, сонячне, ра­­діац. оболонка Земної кулі). У міжпланет. просторі доза галактич. випромінювання становить від 50 до 100 бер на рік. Сонячне випромінювання за ме­­жами магнітосфери Землі, особливо за умов спалахів на Сонці, може досягати десятків і сотень бер за спалах. Під час потуж. спалахів на Сонці космонавти повинні перебувати в захищених від радіації відсіках корабля.

Радіац. оболонка Землі має зовн. і внутр. частини. Енергія протонів внутр. зони сягає кількох сотень МеВ. Вона знаходиться на відстані кількох тисяч кілометрів від поверхні Землі. Радіац. небезпека в межах цієї зони залежить від траєкторії та тривалості перебування у ній косміч. корабля. Навіть кілька місяців перебування космонавтів у цій зоні за сумар. дозою опромінення не перевищує рівня опромінення співроб. ядер. елек­­тростанцій за рік. Для зменшення негатив. впливу іоні­зуючої ра­­діації у кабіні використовують штучну атмосферу зі зниженим парціал. тиском кисню. Відомо, що людина не відчуває зниження вмісту кисню у вдихуваному повітрі при зменшенні його від 21 до 16 %, тобто до рівня Ро2 бл. 120 мм рт. ст. Така атмо­­сфера не пригнічує активність ЦНС, навіть підвищує її збудливість та усуває процеси гальмування, пов’язані з сенсор. депривацією космонавта на орбіті. Склад керованої атмосфери досліджував А. Генін, який розглядав лише нормоксич. та гіпероксич. варіанти газових сумішей. Згодом учені встановили, що стан нормобарич. або гіпобарич. дозованої гіпоксії мо­­же бути альтернативою для атмосфери кабіни косміч. кораб­­лів. Доцільним вважають варіант динаміч. атмосфери з різним рівнем парціал. тиску кисню у періоди активності й відпочинку. Після запуску першого штуч. супутника Землі в Ін-ті фізіології АН УРСР (Київ) з ініціативи М. Сиротиніна 1961 створ. лаб. косміч. фізіології, серед осн. напрямів діяльності якої – вивчення біол. кругообігу речовин у герметично замкненому просторі, можливості відновлення функцій організму після клін. смерті в умовах екстремал. ста­­нів (аноксія, радіал. перевантаження, невагомість), впливу пе­­ревантаження на організм тварин і людини у різних станах (гальмування кори головного мозку, гіпотермія тощо). Співроб. лаб. встановили, що після адап­­тації до умов високогір’я істотно підвищується резистентність білих щурів до дії радіал. прискорень (В. Дударев); розроб­­и­­ли методику оживлення собак, які загинули в умовах радіал. прискорення (В. Янковський, А. Морозов, М. Адаменко); вста­­новили мікро- та макроструктурні зміни в тканинах унаслідок дії радіал. прискорення, довели можливість регенерації клітин мозку (І. Торська). 1962–66 здійснено 3 експедиції до ви­­сокогір’я Ельбрусу з метою дослідж. впливу високогір. клімату на стійкість організму до екстремал. чинників; запропонова­­но систему ступінчастої адаптації до гіпоксії, яка усуває розвиток патол. реакцій на нестачу кисню; вивчено можливість жит­­тя на висотах 3–5 тис. м над р. м. з метою відтворення умов існування на найближчих планетах. Фізіол. дослідж. із залученням тварин дали змогу з’я­­сувати особливості життєдіяль­­ності організму в умовах косміч. польоту, розробити засоби й режими передполіт. підготовки космонавтів та підтримання фізіол. стану організму на орбіті.

Літ.: Сиротинин Н. Н. Влияние гра­­витационных сил на организм в ранних стадиях онтогенеза // Патол. физиология. 1961. № 5; Генин А. М., Гуровский Н. Н., Емельянов М. Д. и др. Человек в космосе. Москва, 1963; Новиков B. C., Лустин С. И. Гипобаричес­­кая гипоксия как метод коррекции функционального состояния // Авиакосмич. и экол. медицина. 1994. № 1; Григорьев А. И., Воложин А. И., Ступаков Г. П. Минеральный обмен у человека в условиях измененной гравитации // Пробл. космич. биологии. Т. 74. Москва, 1994; Модельный экспери­­мент с длительной изоляцией: проблемы и достижения. Москва, 2001; Литовка И. Г. Дозированная гипоксия как фактор кор­­рекции остеопении бездействия // Кос­­мічна наука і технологія. 2002. Т. 8, № 4; Оганов В. С. Костная система, невесомость и остеопороз. Москва, 2003.

В. Я. Березовський

Стаття оновлена: 2014