Как невесомость меняет человека и для чего она науке
Что такое невесомость и бывает ли она на Земле
Невесомость не равно антигравитация. Это популярное заблуждение. В 400 км от Земли, где со скоростью почти 8 км/с летит Международная космическая станция (МКС), сила притяжения сохраняется на 90% от привычной. Космонавты и предметы парят в воздухе, потому что вместе с МКС находятся в состоянии свободного падения, одновременно опускаясь и смещаясь в сторону. Наша планета их постоянно притягивает: корабль непременно рухнул бы, но поскольку Земля круглая, сохраняется орбитальное движение и постоянная высота. За счет формы планеты МКС постоянно «промахивается» мимо поверхности и продолжает двигаться по орбите дальше. Иначе говоря, падает и не может упасть.
Эффект свободного падения можно ощутить на аттракционах вроде «американских горок» или в скоростном лифте, который стремительно спускается с высокого этажа. На секунды они дарят состояние невесомости или, как ее еще принято называть, микрогравитации.
Чуть дольше — около 25 секунд — в невесомости можно оказаться в специальном самолете-лаборатории ИЛ-76 МДК. Он поднимается до 6 тыс. метров, после за 15 секунд с резким ускорением под углом 45º набирает высоту до 9 тыс. метров, а потом по плавной дуге (баллистической траектории) при отключенном моторе уходит вниз. В этот момент и наступает невесомость. На высоте 6 тыс. метров двигатели снова заводят и самолет переводится в обычный горизонтальный полет. Пилот выполняет такие «горки» (так называемые параболы Кеплера) 10-15 раз, он удерживает штурвал, не допуская даже малейших отклонений, что физически очень непросто.
Взлетает ИЛ-76 МДК с военного аэродрома «Чкаловский» в Подмосковье. Поучаствовать может любой более-менее здоровый человек, этим занимаются специальные коммерческие агентства, стоимость полета — ₽280 тыс.
В 2016 году альтернативная рок-группа Ok Go из Чикаго сняла в ИЛ-76 МДК клип на песню Upside down and Inside Out. Это первое профессиональное музыкальное видео в условиях невесомости. Самолет-лаборатория имитировал салон пассажирского S7 Airlines, роль стюардесс исполняли многократные призеры чемпионатов по художественной гимнастике Анастасия Бурдина и Татьяна Мартынова.
Как невесомость меняет человека
Невесомость — состояние из малоприятных. Отсутствие привычной силы тяжести для человеческого тела большой стресс. Начинается «космическая» болезнь: тошнота, головокружение, головная боль, дезориентация. На Земле человек всегда знает, где верх, а где низ. Данные об ориентации тела в пространстве мозгу подсказывают «датчики» во внутреннем ухе, которые являются частью вестибулярной системы. В космосе «прицел» сбивается, организм не чувствует знакомой силы тяжести и не может определить где стоят ноги — на полу или на потолке. Поэтому на МКС все надписи нанесены в одном направлении.
«Я чувствовал, что падаю, — делится впечатлениями астронавт NASA Майк Хопкинс (провел на МКС 166 дней в 2013-2014 гг.) — Это было, как если бы вы висели на стропилах в здании 24 часа. Моему мозгу потребовалось время, чтобы привыкнуть, что теперь так будет всегда. Это почти как заново научиться ходить. Однако довольно быстро это прошло».
В невесомости человек вырастает на 2-5 см, что объясняется низкой гравитацией. После возвращения земная сила притяжения возвращает все обратно, однако в самом полете новый рост может стать проблемой, он вызывает мышечные и суставные боли.
Основной дискомфорт причиняет изменение давления жидкости в организме, кровь приливает к груди и голове, сердце увеличивается в размерах, почки работают так, как будто человек выпил много воды. Лицо становится опухшим и одутловатым, а поскольку стоять или ходить в космосе не нужно, мышцы спины и ног начинают терять силу и уменьшаются в размерах.
Средняя продолжительность полета на МКС — 6 месяцев. За это время человек теряет в весе, снижается работоспособность, а утомляемость, наоборот, повышается. Кости истончаются примерно на 1% каждый месяц, проведенный в невесомости, идет потеря мышечной массы. Например, антигравитационные мышцы практически не используются, т.к. поддерживать осанку ни к чему, большую часть времени тело находится в позе зародыша: человек немного сгибается, руки и ноги в полусогнутом состоянии.
Проблемы со здоровьем могут вызвать даже несколько дней в невесомости. В 2006 году американская астронавт Хайдемари Стефанишин-Пайпер побывала 2 недели в космосе. После приземления Пайпер давала пресс-конференцию, во время которой дважды падала, т.к. организм не справился с земной гравитацией.
» Невесомость гораздо вреднее, чем космическая радиация, о которой ходит много мифов и слухов, — говорит Виталий Егоров, популяризатор космонавтики, известный как блогер Zelenyikot. — Медицинские исследования показывают, что после длительного пребывания в невесомости 100%-го возвращения организма в прежнее состояние нет, т.е. изменения, которые происходят в организме даже после недели нахождения в космосе практически необратимы. Но в целом они настолько незначительны, что человек не замечает разницы, что было до и стало после. По рассказам космонавтов, возвращение организма к земной норме происходит примерно за то же самое время, которое проведено наверху: был неделю, восстанавливаешься неделю, был год — год и адаптируешься».
Есть ли польза от невесомости
Практически все исследования на МКС связаны с невесомостью. В конце июля 2021 года к МКС присоединился новый 20-тонный российский модуль «Наука», предназначенный для множества экспериментов: от производства полупроводников до отработки технологий, важных для будущих пилотируемых полетов к дальним планетам.
Например, в эксперименте «Перепел» в условиях микрогравитации россияне попытаются вывести птенцов японского перепела. Если все удастся — птенцы родятся, выживут и сумеют приспособиться к невесомости, это снимет острый вопрос пополнения рациона экипажа свежими продуктами в потенциальных дальних пилотируемых экспедициях, к тому же продолжит исследования размножения живых организмов в космосе.
С растениями все получилось еще в 2015-м, тогда космонавты впервые съели урожай, выращенный в невесомости. Им стал красный салат ромэн. Поскольку понятий верха и низа в космосе нет, корни растут во всех направлениях. Чтобы вода, субстрат и удобрения не разлетались повсюду, их упаковали в специальные пакеты, которые удерживают корни и «выталкивают» побеги. Свет для фотосинтеза дают светодиоды, они же указывают стеблям, в какую сторону расти.
Каждый космический экипаж сначала на советском «Салюте», американском Skylab, российском «Мире», теперь на международной МКС провел больше сотни научных экспериментов. Желающих же гораздо больше. Перед очередным стартом рассматриваются тысячи предложений: получить разрешение на проведение опытов в невесомости мечтает практически каждая отрасль современной науки. Космическая среда уникальна и обладает огромным потенциалом для открытий во многих областях: от исследования раковых клеток и биопечати органов до создания новых сплавов и военной разведки.
Чем же невесомость так привлекательна для исследований? Взять для примера биопечать, с помощью которой человек может создать клеточную ткань (в 2018 году на МКС были напечатаны щитовидная железа грызуна и человеческий хрящ), эксперимент инициировала российская компания 3D Bioprinting Solutions. Если заниматься этим на Земле, то сила тяжести при формировании биообъекта может заставить конструкцию «наклониться» и целостность органа окажется нарушенной. В космосе с влиянием гравитации проблем нет, на МКС «собрать» трехмерный тканевый экземпляр можно идеальной формы, сделать это на Земле пока практически нереально.
Какие секреты хранит микрогравитация
В 2019 году космическое агентство NASA на мышах изучало влияние невесомости на биологические объекты. На МКС грызуны быстро адаптировались к новой среде обитания и неожиданно начали «плавать» компанией по периметру клетки, будто развлекаясь. Такое нетипичное поведение ученые связывают с двумя причинами: тренировкой равновесия в условиях невесомости и игрой. Стресс, как одно из объяснений, исключили сразу, потому что после возвращения в земную лабораторию вес подопытных практически не изменился, шерсть была в отличном состоянии, а сами грызуны не демонстрировали никаких признаков волнения.
И хотя вроде бы влияние невесомости на человеческий организм изучено достаточно глубоко, космонавты сами иной раз удивляются некоторым результатам пребывания в космосе. «Невесомость оказывает самое благоприятное воздействие на кожу. Космонавты говорят, старая кожа слезает практически слоями, на ее месте появляется новая, молодая, и она остается гладкой, так как в космосе влияние силы тяжести на нее гораздо меньше. Прилетаешь с МКС — кожа, как у младенца. — говорит Виталий Егоров, — Но потом под воздействием земных факторов все возвращается на место. Хотя я предполагаю, что эффект молодой кожи может быть связан с тем, что космонавты гораздо меньше подвержены солнечному свету, чем дома».
Невесомость еще способна удивить человечество и отворить ему двери в мир новых, возможно, неожиданных открытий. И пусть еще не придумали, как воссоздать длительную микрогравитацию на Земле, зато предложили решение, как в 10 раз удешевить доставку к ней в космос. С €1 млн до €100 тыс. снизил присутствие на МКС американский стартап Yuriy Gravity, который для исследований предлагает клиентам использовать многоразовую коробочку размером всего 10 кубических см., представляющую собой миниатюрную лабораторию. Ее вместе с материалом внутри (например, опухолевыми клетками) астронавты возьмут с собой на космическую станцию. Так опытным путем будет выяснено, как поведет себя определенное вещество или материя в невесомости. Участие экипажа не предполагается, все опыты осуществляются автоматически.
Источник
Почему возникает чувство невесомости
Если «Неясная голова», «Мутная голова» — ощущение, с которым Вы встаете и ложитесь, и если к этому добавляются повышенная раздражительность, утомляемость и плохой сон – скорее всего, речь идет об астено-невротическом синдроме.
Основные симптомы: Очень многие жалуются на «туман в голове», «голова как ватная», «неясная голова» и тому подобные симптомы.
Если Вы замечаете у себя переутомляемость, нарушение сна, постоянную раздражительность, то, возможно у Вас расстройство психики, называемое астено-невротическим синдромом.
Распространенность: Это заболевание является одной из самых распространенных «болезней цивилизации». Его часто называют «гриппом менеджеров».
Заболеванию подвержены люди образованные, преуспевающие. Наиболее характерный возраст – от 20 до 40 лет. Это предприниматели, менеджеры, врачи, преподаватели. В особой группе риска люди, работа которых связана с повышенной ответственностью, например, авиадиспетчеры.
В прошлом астено-невротический синдром называли «нервным истощением»
Также в группе риска творческие личности.
Причины возникновения: Основные причины возникновения — стрессы, длительное нервное возбуждение, хроническая нехватка сна, постоянное переутомление. Также факторами, способствующим возникновению астено-невротического синдрома являются перенесенные заболевания, в том числе простудные, некоторые вирусы, отравления, плохая экологическая обстановка.
Схожая симптоматика: Какие же заболевания могут проявляться, как «голова, как в тумане», плохим сном, слабостью и раздражительностью, кроме неврастении? В первую очередь это астенические состояния при начинающихся тяжелых болезнях. Во вторую – маскированные депрессии, которые в начале легко можно спутать с астено-невротическим синдромом. И синдром хронической усталости может проявляться похожим образом.
Так что правильный диагноз может поставить только врач-психотерапевт или психиатр. Для постановки диагноза обычно используется профессиональная психологическая диагностика (психотесты), которую можно пройти самостоятельно (по этой ссылке).
Как развивается заболевание: Синдром возникает постепенно, при сочетании эмоционального и физического перенапряжения, постоянной усталости. Чаще всего у заболевающих возникают жалобы на упадок сил, общую слабость, повышенную раздражительность, «туман» в голове, невозможность справляться с обычными объемами работы.
Если человек продолжает и дальше подвергаться стрессу и не обращается за медицинской помощью, состояние его ухудшается – к обычному набору жалоб на «ватную» голову присоединяется слезливость, жалобы на сердце, туман в голове. Усиливается раздражительность до крайней степени, но раздражение быстро сменяется слабостью. Сон обычно нестоек, не приносит чувства отдыха, после сна голова «как ватная». Ухудшается аппетит, могут беспокоить запоры или поносы.Снижается сексуальное влечение как у мужчин, так и у женщин. Состояние ухудшается перед переменой погоды (так называемая «метеочувствительность»). При отсутствии лечения на этой стадии, далее присоединяются апатия, вялость, выраженная слабость и стойкое снижение настроения. Интерес к жизни снижается, больной думает только о своем болезненном состоянии, о своей «неясной» голове.
Отсутствие лечения может привести к возникновению психотических расстройств.
Лечение: Перспективы лечения положительные, обычно психотерапевтические методы дают прекрасный результат вплоть до полного излечения. В тяжелых случаях используют сочетание психотерапии с психофармакотерапией.
Самолечение обычно ухудшает состояние и приводит к прогрессу заболевания.
На начальном этапе заболевания врачу-психотерапевту для постановки правильного диагноза нужно исключить все болезни, при которых проявляются сходные симптомы, ведь чем точнее диагноз – тем успешнее будет проводимое лечение.
Различные заболевания со схожей симптоматикой необходимо лечить по-разному. Поэтому обязательно нужно проконсультироваться у психотерапевта. Хороший психотерапевт подбирает терапию, соответствующую конкретным проявлениям заболевания и индивидуальных особенностей каждого пациента.
Астено-невротический синдром является одной из самых распространенных «болезней цивилизации». Его часто называют «гриппом менеджеров».
Лечение синдрома зависит от выраженности болезненной симптоматики, однако в первую очередь направлено на устранение психотравмирующих факторов. Необходимо снизить как психическую, так и физическую нагрузки. Это является самым главным условием лечения, без таких мероприятий победить болезнь не удастся. На ранних этапах развития болезни нормализации ритма жизни, устранения стресса и психотерапии может быть достаточно для существенного улучшения состояния здоровья. И, конечно, на этой стадии очень хороший эффект дают методы психотерапии, не использующие препаратов – когнитивно-поведенческая, психоанализ, очень эффективны методы групповой психотерапии.
В любом случае, необходимо обратиться к психотерапевту.
В более запущенных случаях может потребоваться дополнительная психофармакотерапия. Применяют общеукрепляющие препараты, транквилизаторы, при необходимости снотворные средства и антидепрессанты. Психотерапия также активно используется в лечении запущенного астено-невротического синдрома.
Первым показателем улучшения состояния является нормализация сна и исчезновение ощущения «тумана» в голове. При вовремя назначенном лечении проблему обычно удается победить полностью, однако, если напряженная обстановка и стрессы на работе и в личной жизни продолжают сохраняться, возможны различные осложнения.
Терминология и другие наименования: В прошлом астено-невротический синдром вместе с заболеваниями сходной симптоматики называли «нервным истощением».
В современной психиатрии чаще используется термин «неврастения» для обозначения нервно-астенического синдрома (синонимы). В бытовом смысле обычно неврастения воспринимается, как состояние болезненно-нервное, неуравновешенное, характерное для безвольных людей, легко поддающихся различным влияниям и настроениям, находящихся в состоянии острого душевного кризиса. А в медицинском смысле это — состояние подавленности, раздражительности, «неясной головы».
Источник