Космическое пространство – экстремальная среда, которая оказывает значительное влияние на человеческое тело. В условиях невесомости изменяется работа мышц, костей, мозга, зрения и даже кишечной микрофлоры. Продолжительное пребывание на орбите вызывает множество адаптационных процессов, но также создает серьезные медицинские вызовы для будущих дальних космических миссий.
Рекорды длительного пребывания в космосе
На сегодняшний день рекорд самого продолжительного пребывания в космосе за один полет составляет 437 дней – его установил российский космонавт Валерий Поляков на борту станции «Мир» в 1994–1995 годах.
В сентябре 2024 года российские космонавты Олег Кононенко и Николай Чуб провели 374 дня на Международной космической станции (МКС), установив рекорд для длительности одного полета на этой орбитальной платформе. Кононенко также стал рекордсменом по общему количеству дней в космосе – 1 111 суток.
Со 2 по 12 сентября 2015 года совершил космический полёт в качестве бортинженера-2 транспортного пилотируемого корабля (ТПК) «Союз ТМА-18М» к Международной космической станции (МКС). Являлся членом экспедиции посещения ЭП-18 на МКС. Вернулся на Землю на ТПК «Союз ТМА-16М». Продолжительность полёта составила 9 суток 20 часов 13 минут 51 секунду.
Американский астронавт Фрэнк Рубио в 2023 году провел 371 день на МКС. Его миссия была продлена из-за утечки охлаждающей жидкости в корабле, предназначенном для возвращения на Землю. Этот случай позволил ученым детально изучить влияние длительного пребывания в космосе на человеческий организм.
Поскольку планируются миссии на Марс, которые займут около 1 100 дней (примерно 3 года), понимание влияния длительных космических полетов становится жизненно важным.
Как невесомость влияет на тело?
Мышцы и кости
В условиях невесомости мышцы и кости теряют свою массу и прочность.
- Уже через две недели в космосе мышечная масса уменьшается на 20%, а после трех-шести месяцев потери могут достигнуть 30%.
- Кости теряют от 1% до 2% плотности каждый месяц, что повышает риск переломов и замедляет процесс восстановления после возвращения на Землю.
Чтобы минимизировать потери, астронавты ежедневно тренируются по 2,5 часа на специальных тренажерах, включая беговую дорожку, велотренажер и силовые упражнения с сопротивлением. Однако даже эта интенсивная программа не предотвращает полностью потери мышечной массы.
Изменения в росте и осанке
Из-за отсутствия гравитации позвоночник слегка удлиняется, и рост астронавтов увеличивается на несколько сантиметров. Это может вызывать боли в спине и повышенный риск грыж дисков после возвращения на Землю.
Потеря массы тела
Хотя в невесомости вес теряет смысл, поддержание здоровой массы тела – серьезная проблема.
- Во время миссии астронавта Скотта Келли, который провел 340 дней на МКС, он потерял 7% массы тела.
- Причины – изменение рациона, снижение физической активности и влияние микрогравитации на обмен веществ.
Зрение
В условиях невесомости кровь перераспределяется, и жидкость скапливается в области головы. Это может вызывать отек зрительного нерва и изменение формы глазного яблока, что приводит к ухудшению зрения.
Некоторые астронавты сталкиваются с временными или даже постоянными проблемами со зрением после длительных миссий.
Изменения в мозге
Исследования показывают, что длительное пребывание в космосе влияет на нейронные связи в головном мозге.
- Изменяются зоны, отвечающие за баланс, ориентацию в пространстве и моторные функции.
- Полости мозга, содержащие спинномозговую жидкость, увеличиваются в объеме и могут оставаться расширенными до трех лет после возвращения на Землю.
После возвращения когнитивные способности астронавтов временно ухудшаются. Например, у Скотта Келли в течение полугода после приземления отмечалось снижение скорости реакции.
Изменения микробиома кишечника
- Исследования показали, что бактерии и грибки в кишечнике астронавтов изменяются из-за непривычного питания, воздействия радиации и переработанной воды.
- Кишечная микрофлора играет ключевую роль в иммунитете и общем здоровье, поэтому эти изменения могут иметь долгосрочные последствия.
Генетические изменения
Одним из наиболее удивительных открытий стало обнаружение изменений в ДНК астронавтов.
- Теломеры – концевые участки хромосом, защищающие гены от повреждений – в космосе удлиняются.
- Однако после возвращения на Землю они быстро укорачиваются, что может ускорять процессы старения.
Также были выявлены изменения в экспрессии генов, связанных с:
✔ иммунной системой
✔ регенерацией костей
✔ реакцией на стресс
Эти изменения в большинстве случаев возвращаются к норме в течение полугода после возвращения на Землю, но некоторые могут оставаться на долгий срок.
Иммунная система
Иммунитет астронавтов ослабляется, что делает их более уязвимыми к инфекциям.
- Уровень лейкоцитов снижается из-за воздействия космической радиации.
- Однако исследования показали, что реакция на вакцины у астронавтов остается нормальной.
Заключение
Исследования влияния длительного пребывания в космосе жизненно важны для будущих миссий на Луну, Марс и дальний космос.
Адаптация организма к условиям невесомости, изменения в костях, мышцах, мозге и иммунной системе – вызовы, которые необходимо учитывать при планировании многолетних космических экспедиций.
Научные открытия, сделанные на примере астронавтов, помогут не только будущим исследователям космоса, но и откроют новые горизонты в медицине, включая борьбу с возрастными заболеваниями и остеопорозом на Земле.
