คุณสมบัติของกระบวนการทางชีววิทยาในอวกาศ การวิจัยทางชีววิทยาในอวกาศ
SPACE MEDICINE เป็นสาขาการแพทย์ที่ศึกษาคุณลักษณะของชีวิตมนุษย์ภายใต้อิทธิพลของปัจจัยการบินในอวกาศ เพื่อพัฒนาวิธีการและวิธีการในการรักษาสุขภาพและประสิทธิภาพของยานอวกาศและลูกเรือในสถานี ภารกิจหลักของเวชศาสตร์อวกาศ: ศึกษาอิทธิพลของปัจจัยการบินอวกาศที่มีต่อร่างกายมนุษย์ การพัฒนาวิธีการป้องกันและป้องกันผลเสียจากการสัมผัส เหตุผลทางสรีรวิทยาและสุขอนามัยและสุขอนามัยสำหรับข้อกำหนดสำหรับระบบช่วยชีวิตของเครื่องบินควบคุมตลอดจนวิธีการช่วยเหลือลูกเรือในกรณีฉุกเฉิน สาขาวิชาเวชศาสตร์อวกาศที่สำคัญ การพัฒนาวิธีการทางคลินิกและจิตสรีรวิทยาและเกณฑ์การคัดเลือกและเตรียมนักบินอวกาศสำหรับการบิน การพัฒนาวิธีการและวิธีการควบคุมทางการแพทย์ในทุกขั้นตอนของการบิน แก้ไขปัญหาการป้องกันและรักษาโรคในเที่ยวบินและขจัดผลเสียของ CP ในระยะยาว เวชศาสตร์อวกาศมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับชีววิทยาอวกาศ สรีรวิทยาและสรีรวิทยาอวกาศ ชีววิทยารังสีอวกาศ ฯลฯ
เวชศาสตร์อวกาศมีประวัติย้อนกลับไปถึงเวชศาสตร์การบิน และการพัฒนานี้เกิดจากการสร้างสรรค์เทคโนโลยีจรวดและความสำเร็จด้านอวกาศ การศึกษาทางชีววิทยาและสรีรวิทยาในสัตว์ ตลอดจนการใช้จรวดและดาวเทียมทำให้สามารถทดสอบระบบช่วยชีวิต ศึกษาผลกระทบทางสรีรวิทยาของปัจจัย CP และพิสูจน์ความเป็นไปได้และความปลอดภัยสำหรับมนุษย์ กิจกรรมของนักวิทยาศาสตร์ในประเทศทำให้สามารถแก้ไขปัญหาพื้นฐานและประยุกต์หลายประการของเวชศาสตร์อวกาศได้ รวมถึงการสร้างระบบการสนับสนุนทางการแพทย์ที่มีประสิทธิภาพเพื่อสุขภาพของมนุษย์และกิจกรรมเชิงรุกในยานอวกาศที่มีคนขับ สิ่งนี้ได้รับการอำนวยความสะดวกโดยการวิจัยและการทดลองจำนวนมากในประเทศของเราในช่วงปี 1960-1990 ทั้งในสภาพแบบจำลองภาคพื้นดินและในพื้นที่ควบคุมบนยานอวกาศ Vostok, Voskhod, Soyuz, สถานีโคจรของชุดอวกาศอวกาศ "เมียร์" และอุปกรณ์อัตโนมัติ (ดาวเทียมชีวภาพ) ของซีรีย์ "Bion"
ในการควบคุมการบิน ร่างกายมนุษย์ได้รับผลกระทบจากปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับไดนามิกของการบิน (การเร่งความเร็ว เสียง การสั่นสะเทือน การไร้น้ำหนัก ฯลฯ) ปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับการเข้าพักในห้องขนาดเล็กที่เรียกว่าสุญญากาศซึ่งมีที่อยู่อาศัยเทียม ผลกระทบที่ซับซ้อนของปัจจัยเหล่านี้ในระหว่างการทำ CP ไม่ได้ทำให้สามารถสร้างความสัมพันธ์ระหว่างเหตุและผลที่เข้มงวดระหว่างความเบี่ยงเบนที่บันทึกไว้ในพารามิเตอร์ทางสรีรวิทยาในมนุษย์ในระยะต่างๆ ของการบินได้เสมอไป
ในบรรดาปัจจัย CP ทั้งหมด ความไร้น้ำหนัก (สภาวะไร้น้ำหนัก) มีลักษณะเฉพาะและไม่สามารถทำซ้ำได้ในสภาพห้องปฏิบัติการ ในช่วงเริ่มต้นของการกระทำมีการเคลื่อนตัวของของเหลวในร่างกายในทิศทางของกะโหลกศีรษะ (ไปทางศีรษะ) เนื่องจากการกำจัดความดันอุทกสถิตรวมถึงสัญญาณของอาการเมารถที่เรียกว่าเนื่องจากไม่ตรงกัน ในกิจกรรมของระบบประสาทสัมผัส ฯลฯ การศึกษาทางการแพทย์และชีววิทยาแสดงให้เห็นว่าการพัฒนาปฏิกิริยาปรับตัวนั้นแทบจะทุกระบบทางสรีรวิทยาของร่างกายเพื่อให้อยู่ในสภาพไร้น้ำหนักเป็นเวลานานสามารถนำไปสู่ผลเสีย - การชดเชยของหัวใจและหลอดเลือด, ความไม่มั่นคงของพยาธิสภาพ, กล้ามเนื้อลีบ , โรคกระดูกพรุน ฯลฯ นอกจากนี้ยังมีการศึกษาผลกระทบทางสรีรวิทยาของปัจจัย CP โดยการสร้างแบบจำลองผลกระทบในห้องปฏิบัติการเกี่ยวกับการติดตั้งและขาตั้งแบบพิเศษ (เครื่องหมุนเหวี่ยง ขาตั้งแบบสั่นสะเทือน ห้องแรงดัน ขาตั้งแบบแช่ ฯลฯ )
การสร้าง การเปิดตัว และการขยายสถานีอวกาศนานาชาติจำเป็นต้องมีการพัฒนาและการนำระบบสนับสนุนทางการแพทย์ทั่วไปสำหรับยานอวกาศไปใช้ การสนับสนุนทางการแพทย์คือระบบของมาตรการขององค์กร การแพทย์ สุขอนามัย-สุขอนามัย และเทคนิคการแพทย์ที่มุ่งรักษาและรักษาสุขภาพและประสิทธิภาพของนักบินอวกาศในทุกขั้นตอนของกิจกรรม รวมถึง: การคัดเลือกทางการแพทย์และการตรวจนักบินอวกาศ การฝึกอบรมทางการแพทย์และชีววิทยาของลูกเรือ การสนับสนุนทางการแพทย์และสุขาภิบาลเพื่อการพัฒนายานอวกาศที่มีคนขับ การพัฒนาอุปกรณ์สนับสนุนทางการแพทย์และชีวภาพบนเครื่องบิน การสนับสนุนทางการแพทย์เพื่อสุขภาพและประสิทธิภาพของนักบินอวกาศ การตรวจติดตามสุขภาพของลูกเรือและสภาพแวดล้อมในการดำรงชีวิตในห้องนั่งเล่นของสถานีโคจร (การควบคุมด้านสุขอนามัย สุขอนามัย และการแผ่รังสี) การป้องกันผลข้างเคียงของปัจจัย CP ต่อร่างกาย การดูแลรักษาพยาบาลตามที่ระบุ การสนับสนุนทางการแพทย์เพื่อสุขภาพของลูกเรือในช่วงหลังการบิน รวมถึงการดำเนินมาตรการฟื้นฟูทางการแพทย์
เพื่อป้องกันอาการไม่พึงประสงค์ของร่างกายมนุษย์ในขั้นตอนต่างๆ ของการควบคุมการบิน (รวมถึงช่วงฟื้นฟูหลังการบิน) จึงมีการใช้ชุดมาตรการและวิธีการเตรียมการและป้องกันก่อนการบิน: ลู่วิ่งไฟฟ้า เครื่องวัดความเร็วของจักรยาน ชุดสูญญากาศ ที่จำลองแรงกดดันด้านลบต่อครึ่งล่างของร่างกาย ชุดโหลดสำหรับการฝึกซ้อม อุปกรณ์ขยาย อาหารเสริมเกลือและน้ำ สารทางเภสัชวิทยา ฯลฯ เป้าหมายหลักของมาตรการป้องกันคือการต่อต้านการปรับตัวต่อภาวะไร้น้ำหนัก ซึ่งทำได้โดยการสร้างภาระในแนวแกน ในร่างกาย, การฝึกร่างกาย, จำลองผลของความดันโลหิตอุทกสถิต, อาหารที่สมดุลพร้อมการแก้ไขที่เป็นไปได้ ประสิทธิผลของมาตรการเหล่านี้ได้รับการยืนยันโดย PT ระยะยาวของลูกเรือในประเทศ
ฤทธิ์ทางชีวภาพที่สูงของรังสีคอสมิกประเภทต่างๆ เป็นตัวกำหนดความสำคัญของมาตรการในการสร้างเครื่องมือวัดปริมาณรังสี กำหนดปริมาณที่อนุญาตระหว่างยานอวกาศ และพัฒนาวิธีการและวิธีการป้องกันและป้องกันจากผลเสียหายของรังสีคอสมิก การรับรองความปลอดภัยของรังสีมีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อระยะและระยะเวลาของยานอวกาศเพิ่มขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งภารกิจระหว่างดาวเคราะห์ เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพการทำงานในอวกาศหรือบนพื้นผิวของดาวเคราะห์ ตลอดจนเพื่อรักษาชีวิตในกรณีที่เรือหรือสถานีลดแรงกดดัน จึงมีการใช้ชุดอวกาศที่มีระบบช่วยชีวิต
เวชศาสตร์อวกาศยังศึกษากลไกการพัฒนาและวิธีการป้องกันการเจ็บป่วยจากการบีบอัด ผลของปริมาณออกซิเจนที่ลดลง (ขาดออกซิเจน) และเพิ่มขึ้น (ขาดออกซิเจน) การเปลี่ยนแปลงกิจวัตรประจำวัน จิตวิทยาความเข้ากันได้ของลูกเรือ การดูแลชีวิตมนุษย์บนยานอวกาศที่มีคนขับและสถานีโคจรนั้นถูกสร้างขึ้นโดยอุปกรณ์ที่ซับซ้อนซึ่งมีการตรวจสอบประสิทธิภาพโดยการศึกษาด้านสุขอนามัยสุขอนามัยและจุลชีววิทยาของบรรยากาศน้ำพื้นผิวภายใน ฯลฯ ส่วนพิเศษของเวชศาสตร์อวกาศนั้นอุทิศให้กับ การคัดเลือกและการฝึกอบรมนักบินอวกาศ
องค์การอวกาศรัสเซียประสานงานกิจกรรมอวกาศทั้งหมดในสหพันธรัฐรัสเซีย รวมถึงการสนับสนุนทางการแพทย์สำหรับ KP สถาบันปัญหาการแพทย์และชีววิทยาเป็นศูนย์วิจัยของรัฐที่ศึกษาปัญหาเวชศาสตร์อวกาศและรับผิดชอบด้านสุขภาพของนักบินอวกาศในยานอวกาศ ศูนย์ฝึกอบรมนักบินอวกาศที่ตั้งชื่อตาม Yu. A. Gagarin เป็นองค์กรหลักในขั้นตอนการคัดเลือกและการเตรียมทางการแพทย์และชีววิทยาสำหรับยานอวกาศและการฟื้นฟูหลังการบิน สภาวิทยาศาสตร์ RAS สำหรับอวกาศมีหัวข้อเกี่ยวกับชีววิทยาและการแพทย์อวกาศ วารสาร “เวชศาสตร์การบินและอวกาศและสิ่งแวดล้อม” อุทิศให้กับปัญหาของเวชศาสตร์อวกาศ หลักสูตรพิเศษเกี่ยวกับสรีรวิทยาอวกาศและการแพทย์รวมอยู่ในหลักสูตรของคณะชีววิทยาการแพทย์ของมหาวิทยาลัยการแพทย์แห่งรัฐรัสเซียและคณะแพทยศาสตร์ขั้นพื้นฐานของมหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอสโก
ในสหรัฐอเมริกา NASA ประสานงานด้านเวชศาสตร์อวกาศ ในยุโรป - องค์การอวกาศยุโรป (ESA); ในญี่ปุ่น - สำนักงานพัฒนาอวกาศแห่งญี่ปุ่น (JAXA); ในแคนาดา - องค์การอวกาศแคนาดา (CSA) องค์กรระหว่างประเทศที่ใหญ่ที่สุด ได้แก่ คณะกรรมการวิจัยอวกาศ (COSPAR) และสหพันธ์อวกาศนานาชาติ (IAF)
แปลจากหนังสือ: หนังสืออ้างอิงโดยย่อเกี่ยวกับชีววิทยาอวกาศและการแพทย์ ฉบับที่ 2 ม. 2515; พื้นฐานของชีววิทยาอวกาศและการแพทย์ สิ่งพิมพ์ร่วมโซเวียต - อเมริกัน: ใน 3 เล่ม / เรียบเรียงโดย O. G. Gazenko, M. Calvin ม. 2518; ชีววิทยาอวกาศและการแพทย์: สิ่งพิมพ์ร่วมโซเวียต - อเมริกัน: จำนวน 5 เล่ม M. , 1994-2001
สถาบันการศึกษางบประมาณเทศบาล
โรงเรียนมัธยมขั้นพื้นฐานลำดับที่ 8
การแข่งขันระดับภูมิภาค "อวกาศ"
การเสนอชื่อ "ชีววิทยาอวกาศและการแพทย์"
"มนุษย์และอวกาศ: การวิจัยทางชีวภาพและการแพทย์ในอวกาศ"
งานเสร็จแล้ว
วินิเชนโก นาตาเลีย วาซิลีฟนา
ครูคณิตศาสตร์และฟิสิกส์
เมืองโดเนตสค์ ภูมิภาค Rostov
2559
การแนะนำ ชีววิทยาอวกาศและการแพทย์ - วิทยาศาสตร์ที่ซับซ้อนที่ศึกษาลักษณะของชีวิตมนุษย์และสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ในสภาพการบินในอวกาศ ภารกิจหลักของการวิจัยในสาขาชีววิทยาอวกาศและการแพทย์คือการพัฒนาวิธีการและวิธีการช่วยชีวิตรักษาสุขภาพและประสิทธิภาพของลูกเรือในยานอวกาศและสถานีระหว่างการบินที่มีระยะเวลาและระดับความซับซ้อนที่แตกต่างกัน ชีววิทยาและการแพทย์อวกาศมีความเชื่อมโยงอย่างแยกไม่ออกกับอวกาศ ดาราศาสตร์ ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ ธรณีฟิสิกส์ ชีววิทยา เวชศาสตร์การบิน และวิทยาศาสตร์อื่น ๆ อีกมากมาย
ความเกี่ยวข้องของหัวข้อนี้ค่อนข้างดีในศตวรรษที่ 21 ที่ทันสมัยและรวดเร็วของเรา
หัวข้อ “การวิจัยทางการแพทย์และชีววิทยาในอวกาศ” ทำให้เราสนใจและเราจึงตัดสินใจทำรายงานวิจัยในหัวข้อนี้
ปี 2559 เป็นวันครบรอบ 55 ปีนับตั้งแต่มนุษย์บินสู่อวกาศครั้งแรก ตั้งแต่สมัยโบราณ มนุษย์ถูกดึงดูดและดึงดูดโดยท้องฟ้าที่เต็มไปด้วยดวงดาว ความฝันในการสร้างเครื่องบินสะท้อนให้เห็นในตำนาน ตำนาน และนิทานของผู้คนเกือบทั้งหมดในโลก ผู้ชายคนนั้นอยากจะบินจริงๆ ประการแรกเขาตัดสินใจทำปีกให้ตัวเองเหมือนนก เขาปีนขึ้นไปบนภูเขาแล้วกระโดดลงมาด้วยปีกเช่นนี้ แต่ผลก็คือเขาแค่หักแขนและขาเท่านั้น แต่นี่ไม่ได้บังคับให้บุคคลนั้นละทิ้งความฝันของเขา และเขาได้นกโลหะที่มีปีกคงที่มาและเรียกมันว่าเครื่องบิน หลายปีผ่านไปและการบินสมัยใหม่ก็พัฒนาขึ้น การพัฒนาของมันคือเรื่องราวทั้งหมดที่มีหน้าวิทยาศาสตร์ที่ยอดเยี่ยมและน่าสนใจมากมาย การสำรวจจะไปทั่วทุกมุมโลก นักวิทยาศาสตร์ค้นหา ค้นหา และสำรวจสิ่งที่ไม่รู้จักอีกครั้งเพื่อมอบให้กับผู้คน เมื่อเข้าไปในอวกาศ ผู้คนไม่เพียงค้นพบอวกาศใหม่ แต่ยังค้นพบโลกที่ใหญ่โตและแปลกตา คล้ายกับทวีปที่ยังไม่ได้สำรวจ เงื่อนไขที่เป็นเอกลักษณ์ - สุญญากาศ ความไร้น้ำหนัก อุณหภูมิต่ำ - ทำให้เกิดสาขาวิทยาศาสตร์และการผลิตสาขาใหม่
นักวิทยาศาสตร์ที่ยอดเยี่ยมของเรา K. E. Tsiolkovsky กล่าวว่า:
“...มนุษยชาติจะไม่คงอยู่บนโลกตลอดไป แต่ในการแสวงหาแสงสว่างและอวกาศ ในตอนแรกมันจะทะลุผ่านชั้นบรรยากาศอย่างขี้อาย จากนั้นจึงพิชิตอวกาศรอบดวงอาทิตย์ทั้งหมด”
ตอนนี้เรากำลังเห็นว่าคำพยากรณ์ของนักวิทยาศาสตร์กำลังเป็นจริงอย่างไร การพัฒนาอย่างรวดเร็วของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีทำให้สามารถส่งดาวเทียมโลกเทียมดวงแรกขึ้นสู่วงโคจรระดับต่ำได้ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2500 ในปี 1961 มนุษย์ได้ก้าวออกจาก “เปล” ของเขาไปสู่จักรวาลอันกว้างใหญ่อันกว้างใหญ่เป็นครั้งแรก และสี่ปีต่อมา เขาก็เดินออกจากยานอวกาศ และมองโลกจากด้านข้างผ่านกระจกบางๆ ของชุดอวกาศของเขา ยุคอวกาศของมนุษยชาติเริ่มต้นขึ้น การสำรวจอวกาศเริ่มขึ้น และการก่อตัวของอาชีพพิเศษใหม่ก็เริ่มขึ้น - นักบินอวกาศ จุดเริ่มต้นของอาชีพนี้เกิดจากการบินของนักบินอวกาศคนแรกบนโลก Yu. A. Gagarin
นักบินอวกาศคือบุคคลที่ทดสอบเทคโนโลยีอวกาศและใช้งานในอวกาศ
นักบินอวกาศเป็นนักสำรวจ ทุกวันในวงโคจรคืองานทดลองในห้องปฏิบัติการอวกาศ
นักบินอวกาศมีบทบาทเป็นนักชีววิทยา สังเกตการณ์สิ่งมีชีวิต
นักบินอวกาศเป็นแพทย์เมื่อมีส่วนร่วมในการวิจัยทางการแพทย์ด้านสุขภาพของลูกเรือ
นักบินอวกาศคือผู้สร้าง ช่างติดตั้ง
นักวิทยาศาสตร์เชื่อมั่นว่าสิ่งมีชีวิตสามารถมีชีวิตอยู่ได้ในสภาวะไร้น้ำหนัก เส้นทางสู่อวกาศเปิดอยู่ และการบินของกาการินได้พิสูจน์ให้เห็นว่าบุคคลสามารถขึ้นสู่อวกาศและกลับสู่โลกได้โดยไม่เป็นอันตราย
เริ่ม. การวิจัยทางการแพทย์และชีววิทยาในช่วงกลางศตวรรษที่ 20
เหตุการณ์สำคัญต่อไปนี้ถือเป็นจุดเริ่มต้นในการพัฒนาชีววิทยาอวกาศและการแพทย์: พ.ศ. 2492 - เป็นครั้งแรกที่สามารถทำการวิจัยทางชีววิทยาระหว่างการบินด้วยจรวด พ.ศ. 2500 - เป็นครั้งแรกที่สิ่งมีชีวิต (สุนัขไลก้า) ถูกส่งไปยังวงโคจรใกล้โลกบนดาวเทียมโลกเทียมดวงที่สอง พ.ศ. 2504 (ค.ศ. 1961) - การบินขึ้นสู่อวกาศครั้งแรกโดยมนุษย์ ดำเนินการโดย Yu. A. Gagarin เพื่อยืนยันความเป็นไปได้ทางวิทยาศาสตร์ของการบินของมนุษย์ที่ปลอดภัยทางการแพทย์สู่อวกาศ จึงมีการศึกษาความทนทานต่อลักษณะเฉพาะของการปล่อย การบินในวงโคจร การลงและการลงจอดบนโลกของยานอวกาศ และการทำงานของอุปกรณ์ไบโอเทเลเมตริกและระบบช่วยชีวิตสำหรับนักบินอวกาศ ได้รับการทดสอบ ความสนใจหลักคือการศึกษาผลกระทบของความไร้น้ำหนักและรังสีคอสมิกต่อร่างกาย ไลกา (สุนัขนักบินอวกาศ) 2500ร ผลลัพธ์ที่ได้รับระหว่างการทดลองทางชีววิทยาบนจรวด ดาวเทียมประดิษฐ์ดวงที่สอง (พ.ศ. 2500) ยานอวกาศ-ดาวเทียมที่หมุนได้ (พ.ศ. 2503-2504) รวมกับข้อมูลจากการศึกษาทางคลินิก ทางภาคพื้นดิน สรีรวิทยา จิตวิทยา สุขอนามัย และอื่นๆ ได้เปิดหนทางของมนุษย์อย่างแท้จริง สู่อวกาศ นอกจากนี้การทดลองทางชีววิทยาในอวกาศในขั้นตอนการเตรียมการบินอวกาศครั้งแรกของมนุษย์ทำให้สามารถระบุการเปลี่ยนแปลงการทำงานจำนวนหนึ่งที่เกิดขึ้นในร่างกายภายใต้อิทธิพลของปัจจัยการบินซึ่งเป็นพื้นฐานสำหรับการวางแผนการทดลองในสัตว์ในภายหลัง และสิ่งมีชีวิตของพืชในระหว่างการบินของยานอวกาศที่มีคนขับ สถานีโคจร และดาวเทียมชีวภาพ ดาวเทียมชีวภาพดวงแรกของโลกที่มีสัตว์ทดลอง - สุนัข "ไลกา" เปิดตัวสู่วงโคจรเมื่อวันที่ 3 พฤศจิกายน พ.ศ. 2500 และอยู่ที่นั่นเป็นเวลา 5 เดือน ดาวเทียมอยู่ในวงโคจรจนถึงวันที่ 14 เมษายน พ.ศ. 2501 ดาวเทียมมีเครื่องส่งสัญญาณวิทยุ 2 เครื่อง ระบบโทรมาตร อุปกรณ์ซอฟต์แวร์ เครื่องมือทางวิทยาศาสตร์สำหรับศึกษาการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์และรังสีคอสมิก ระบบฟื้นฟูและควบคุมความร้อนเพื่อรักษาสภาพในห้องโดยสาร ที่จำเป็นต่อการดำรงอยู่ของสัตว์นั้น ได้รับข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ครั้งแรกเกี่ยวกับสถานะของสิ่งมีชีวิตภายใต้เงื่อนไขการบินในอวกาศ.
มีเพียงไม่กี่คนที่รู้ว่าก่อนที่จะส่งบุคคลขึ้นสู่อวกาศ มีการทดลองมากมายกับสัตว์เพื่อระบุผลกระทบของการไร้น้ำหนัก การแผ่รังสี การบินระยะไกล และปัจจัยอื่น ๆ ต่อสิ่งมีชีวิต สัตว์ต่างๆ ได้บินเข้าสู่สตราโตสเฟียร์เป็นครั้งแรก ชายคนหนึ่งส่งแกะ ไก่ และเป็ดขึ้นบอลลูนครั้งแรก ตั้งแต่ปีพ.ศ. 2494 ถึง พ.ศ. 2503 มีการทำการทดลองหลายชุดเพื่อศึกษาปฏิกิริยาของสิ่งมีชีวิตต่อการบรรทุกเกินพิกัด การสั่นสะเทือน และความไร้น้ำหนักระหว่างการปล่อยจรวดทางธรณีฟิสิกส์ ในการเปิดตัวชุดที่สองในปี พ.ศ. 2497-2499 ที่ระดับความสูง 110 กม. จุดประสงค์ของการทดลองคือเพื่อทดสอบชุดอวกาศสำหรับสัตว์ในสภาวะลดแรงดันในห้องโดยสาร สัตว์ในชุดอวกาศถูกดีดออกมา: สุนัขหนึ่งตัวจากระดับความสูง 75-86 กม. ตัวที่สองจากระดับความสูง 39-46 กม.เที่ยวบินกับสัตว์ไม่ได้หยุดจนถึงทุกวันนี้ การบินของสัตว์สู่อวกาศยังคงให้ข้อมูลที่เป็นประโยชน์มากมาย ดังนั้นการบินของดาวเทียม Bion-M พร้อมสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ บนเรือซึ่งกินเวลาหนึ่งเดือนจึงมีวัสดุมากมายสำหรับศึกษาผลกระทบของรังสีและความไร้น้ำหนักที่ยืดเยื้อต่อการทำงานที่สำคัญของสิ่งมีชีวิต
สหภาพยุโรปในขณะที่ก่อนหน้านี้นักวิทยาศาสตร์สนใจเกี่ยวกับผลกระทบของการโอเวอร์โหลดและรังสีคอสมิกที่มีต่อสิ่งมีชีวิต แต่ปัจจุบันความสนใจหลักอยู่ที่การทำงานของระบบประสาทและภูมิคุ้มกัน สิ่งสำคัญไม่แพ้กันคือการศึกษาอิทธิพลของปัจจัยการบินในอวกาศที่มีต่อการทำงานของการสร้างใหม่และการสืบพันธุ์ของร่างกาย สิ่งที่น่าสนใจเป็นพิเศษคืองานในการสร้างวงจรการสืบพันธุ์ทางชีวภาพขึ้นใหม่ภายใต้สภาวะไร้น้ำหนัก ทำไมไม่ช้าก็เร็วการตั้งถิ่นฐานในอวกาศและเที่ยวบินที่ยาวเป็นพิเศษไปยังดาวดวงอื่นรอเราอยู่
แต่ก่อนที่การบินอวกาศจะสำเร็จ สุนัข 18 ตัวเสียชีวิตระหว่างการทดสอบ การตายของพวกเขาไม่ได้ไร้ประโยชน์ ต้องขอบคุณสัตว์เท่านั้นที่ทำให้การบินในอวกาศเป็นไปได้สำหรับมนุษย์ และในปัจจุบันนี้ไม่มีใครสงสัยว่าพื้นที่เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับผู้คน ก่อนการบินระยะไกลครั้งแรกในรอบ 18 วัน Nikolaev และ Sevastyanov ได้ส่งสุนัข Veterok และ Ugolya ขึ้นสู่อวกาศเป็นเวลา 22 วัน ที่น่าสนใจคือมีเพียงพวกมองเกลเท่านั้นที่ถูกส่งไปยังอวกาศเสมอ สาเหตุ? ฉลาดและแข็งแกร่งกว่าคู่หูพันธุ์แท้ Veterok และ Ugolek กลับมาจากอวกาศโดยเปลือยเปล่า นั่นคือไม่มีขนที่ยังคงอยู่ในชุดอวกาศที่สวมใส่ได้ไม่ดีซึ่งสุนัขถูกับวันที่ไม่มีที่สิ้นสุดเหล่านี้ พบว่าปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมหลักของการเปลี่ยนแปลงที่สังเกตในร่างกายระหว่างการบินในอวกาศคือภาวะไร้น้ำหนัก อย่างไรก็ตามมันไม่ทำให้เกิดการกลายพันธุ์ของยีนและโครโมโซมตามกฎแล้วกลไกการแบ่งเซลล์จะไม่ถูกรบกวน
เมื่อวันที่ 22 มีนาคม พ.ศ. 2533 นกกระทาได้ทำลายเปลือกไข่สีน้ำตาลอมเทาในตู้ฟักอวกาศพิเศษ และกลายเป็นสิ่งมีชีวิตตัวแรกที่เกิดในอวกาศ มันเป็นความรู้สึก! เป้าหมายสูงสุดของการทดลองกับนกกระทาญี่ปุ่นในสภาวะแรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์คือการสร้างระบบช่วยชีวิตสำหรับลูกเรือยานอวกาศในระหว่างการบินในอวกาศระหว่างดาวเคราะห์ที่ยาวนานมาก เรือบรรทุกสินค้าบรรทุกไข่นกกระทา 48 ฟองไปยังสถานีโคจรเมียร์ ซึ่งนักบินอวกาศวางอย่างระมัดระวังใน "รัง" ของอวกาศ การรอคอยนั้นตึงเครียด แต่ในวันที่ 17 ไข่ที่พบครั้งแรกก็ระเบิดในวงโคจรพอดี ผู้อยู่อาศัยใหม่ในอวกาศที่มีน้ำหนักเพียง 6 กรัมจิกที่เปลือก เพื่อความพึงพอใจของนักชีววิทยา สิ่งเดียวกันนี้ได้เกิดขึ้นในศูนย์บ่มเพาะควบคุมบนโลก หลังจากไก่ตัวแรก ตัวที่สอง ตัวที่สามก็ปรากฏตัวขึ้น... มีสุขภาพดี ว่องไว พวกมันตอบสนองต่อเสียงและแสงได้ดี และมีปฏิกิริยาสะท้อนกลับจิก อย่างไรก็ตาม การเกิดในอวกาศนั้นไม่เพียงพอ คุณต้องปรับตัวให้เข้ากับสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย อนิจจา...
นกกระทาไม่สามารถปรับตัวเข้ากับสภาวะไร้น้ำหนักได้ พวกมันบินอย่างวุ่นวายภายในห้องโดยสารเหมือนปุยปุยโดยไม่สามารถจับบาร์ได้ เนื่องจากขาดการตรึงร่างกายในอวกาศ พวกเขาจึงไม่สามารถหาอาหารได้ด้วยตัวเองและเสียชีวิตในเวลาต่อมา อย่างไรก็ตาม ลูกไก่ 3 ตัวกลับมายังโลกและรอดชีวิตจากการบินกลับมาด้วย แต่ตามที่นักชีววิทยากล่าวว่าการทดลองนี้พิสูจน์ให้เห็นว่าสิ่งสำคัญ - ความไร้น้ำหนักไม่ได้เป็นอุปสรรคต่อการพัฒนาของสิ่งมีชีวิตที่ผ่านไม่ได้
ก่อนที่ผู้คนจะบินไปในอวกาศ เพื่อศึกษาผลกระทบทางชีวภาพของการเดินทางในอวกาศ สัตว์บางชนิดถูกส่งเข้าสู่วงโคจรและวงโคจรย่อยออกสู่อวกาศรอบนอก รวมถึงลิงจำนวนมากที่อยู่ใกล้มนุษย์มากที่สุดในด้านสรีรวิทยา ในกระบวนการเตรียมการบิน นักวิทยาศาสตร์พบว่าลิงสำหรับการบินอวกาศเชี่ยวชาญภารกิจได้ภายในเวลาเพียง 2 เดือน และจริงๆ แล้วเหนือกว่ามนุษย์ในบางด้าน เช่น ความเร็วปฏิกิริยา ลิงใช้เวลา 19 นาทีในการฝึก "ดับเป้าหมาย" ให้เสร็จสิ้น และคนเรามีเวลาหนึ่งชั่วโมงในการทำภารกิจเดียวกันให้สำเร็จ! การทดสอบระหว่างการบินของจรวดและดาวเทียมโลกเทียมดวงแรกเปิดทางให้มนุษย์ขึ้นสู่อวกาศและได้กำหนดไว้ล่วงหน้าเป็นส่วนใหญ่ในการพัฒนานักบินอวกาศที่มีมนุษย์ควบคุม ตรวจพบการเปลี่ยนแปลงต่อไปนี้: การปิดใช้งานเซลล์; การปรากฏตัวของการกลายพันธุ์ของยีนและโครโมโซม การเกิดขึ้นของความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นซึ่งหลังจากผ่านไประยะหนึ่งแล้วจึงเกิดการกลายพันธุ์ การรบกวนระหว่างไมโทซิส
ทั้งหมดนี้บ่งชี้ว่าปัจจัยการบินในอวกาศสามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมในโครโมโซมได้ทั้งหมด ความก้าวหน้าในสาขาชีววิทยาอวกาศและการแพทย์มีส่วนสำคัญในการแก้ปัญหาชีววิทยาและการแพทย์ทั่วไป ชีววิทยาอวกาศมีอิทธิพลอย่างมากต่อระบบนิเวศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งนิเวศวิทยาของมนุษย์ และการศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างกระบวนการชีวิตและปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่ไม่มีชีวิต งานด้านชีววิทยาอวกาศดำเนินการกับสิ่งมีชีวิตหลายประเภท ตั้งแต่ไวรัสไปจนถึงสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม วัตถุทางชีวภาพมากกว่า 56 ชนิดและมากกว่า 36 ชนิดได้ถูกนำมาใช้เพื่อการวิจัยในอวกาศรอบนอกในสหภาพโซเวียต และมากกว่า 36 ชนิดในสหรัฐอเมริกา
การวิจัยทางชีววิทยานี้มีประวัติอันยาวนานครอบคลุมช่วง 40 ปีที่ผ่านมา โดยที่ NASA และรัสเซียร่วมมือกันตลอดเวลานั้น ซึ่งค่อนข้างน่าทึ่งทีเดียว” นิโคล ราอูลต์ ผู้จัดการโครงการของ NASA กล่าว ในขณะที่โครงการนี้ได้รับการจัดการโดย Roscosmos ซึ่งเป็นทีมนักวิทยาศาสตร์นานาชาติ กำลังดูแลภารกิจการทดลอง: Bion-M1 เป็นภารกิจแรกของรัสเซียในการปล่อยสัตว์ขึ้นสู่อวกาศในรอบ 17 ปี ภารกิจสุดท้ายของ Bion คือการส่งลิงแสม ตุ๊กแก และสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำขึ้นสู่วงโคจรเป็นเวลา 15 วันในปี พ.ศ. 2539
Bion-M1 ได้รับการออกแบบมาเพื่อช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจว่าการบินอวกาศในระยะยาวสามารถส่งผลต่อนักบินอวกาศได้อย่างไร “ลักษณะเฉพาะของภารกิจนี้คือภารกิจ 30 วัน ภารกิจอื่นๆ ส่วนใหญ่ไม่ได้ส่งสัตว์ขึ้นสู่อวกาศเป็นเวลานานเช่นนี้” ราอูลต์รายงาน "สิ่งสำคัญสำหรับเราคือเราจะมีข้อมูลเพื่อเปรียบเทียบกับสิ่งที่มีอยู่ในปัจจุบัน" การทดลองประการหนึ่งของ NASA พิจารณาว่าแรงโน้มถ่วงน้อยและการแผ่รังสีส่งผลต่อการเคลื่อนที่ของตัวอสุจิในหนูอย่างไร หากผู้คนจะไปเยี่ยมชมดาวเคราะห์ดวงอื่นด้วยเที่ยวบินระยะไกล มันจะ สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าพวกมันจะสามารถสืบพันธุ์ในอวกาศได้หรือไม่ บางภารกิจอาจใช้เวลาหลายทศวรรษ ดังนั้น การขยายพันธุ์ในอวกาศจึงอาจจำเป็น แม้ว่านักวิทยาศาสตร์ของ NASA คนหนึ่งจะศึกษาการเคลื่อนที่ของอสุจิในหนู แต่ก็ไม่มีโอกาสที่สัตว์จะผสมพันธุ์ระหว่างการบิน ดังนั้น ทริปนี้เลือกเฉพาะผู้ชายเท่านั้น นอกเหนือจากอุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ Bion-M แล้ว จรวด Soyuz-2.1a ยังจะส่งดาวเทียมขนาดเล็ก 6 ดวงขึ้นสู่วงโคจร รวมถึง AIST ของรัสเซีย, American Dove-2, ดาวเทียม G.O.D.Sat ของเกาหลีใต้ และ BeeSat-2 ของเยอรมัน , Beesat-3 และ SOMP
ในระหว่างการบิน Soyuz-13 ได้ทำการศึกษาอิทธิพลของปัจจัยการบินในอวกาศที่มีต่อการพัฒนาพืชชั้นล่าง - คลอเรลลาและแหน - ได้รับการศึกษา การศึกษาได้ดำเนินการเกี่ยวกับการพัฒนาจุลินทรีย์สองประเภท - แบคทีเรียไฮโดรเจนและ urobacteria - ภายใต้สภาวะไร้น้ำหนักและจากการทดลองจึงได้รับมวลโปรตีนเพื่อการวิเคราะห์องค์ประกอบทางชีวเคมีในภายหลัง เที่ยวบินระหว่างดาวเคราะห์จะกลายเป็นความจริงได้ก็ต่อเมื่อมีการสร้างระบบช่วยชีวิตแบบปิดที่เชื่อถือได้เท่านั้น การทดลองที่ดำเนินการมีส่วนช่วยแก้ปัญหาที่ซับซ้อนนี้ บนเรือ Soyuz-13 มีระบบนิเวศแบบปิด "Oasis-2" ซึ่งเป็นระบบทางชีวภาพและทางเทคนิคสำหรับเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์บางประเภท การติดตั้งนี้ประกอบด้วยถังหมักสองถังสำหรับจุลินทรีย์ ซึ่งมีของเหลวและก๊าซที่ส่งผ่านจากถังหนึ่งไปยังอีกถังหนึ่ง แบคทีเรียออกซิไดซ์ไฮโดรเจนถูกวางไว้ในถังหมักตัวหนึ่ง - จุลินทรีย์ที่ใช้เป็นแหล่งพลังงานสำหรับการเจริญเติบโต ซึ่งส่วนใหญ่เป็นไฮโดรเจนอิสระที่ได้จากอิเล็กโทรไลซิสของน้ำ ถังหมักอีกเครื่องหนึ่งมี urobacteria ที่สามารถย่อยสลายยูเรียได้ พวกมันดูดซับออกซิเจนที่เกิดขึ้นในกระบอกสูบแรกและปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกมา ในทางกลับกัน แบคทีเรียออกซิไดซ์ไฮโดรเจนจะใช้คาร์บอนไดออกไซด์เพื่อสังเคราะห์ชีวมวล ด้วยวิธีนี้ ระบบปิดจึงดำเนินการ มีการฟื้นฟูจุลินทรีย์ 2 ชนิดอย่างต่อเนื่อง ระบบนี้ถูกแยกออกจากบรรยากาศของเรือโดยสิ้นเชิง แต่โดยหลักการแล้ว จุลินทรีย์สามารถดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากบรรยากาศห้องโดยสารได้อย่างง่ายดายพอๆ กัน และ ชีวมวลสามารถใช้เป็นอาหารสำหรับนักบินอวกาศได้ ตัวอย่างจำนวนมากที่สมาชิกลูกเรือเก็บได้ถูกนำกลับมายังโลกเพื่อการศึกษาอย่างรอบคอบ ชีวมวลของการเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์ในระบบโอเอซิส-2 เพิ่มขึ้นมากกว่า 35 เท่าระหว่างการบิน ผลการทดลองนี้กลายเป็นก้าวสำคัญในการสร้างระบบช่วยชีวิตใหม่
ขั้นที่ 1 ของการวิจัยทางชีววิทยา .
ในช่วงทศวรรษที่ 1940-1950 ได้มีการนำสุนัขขึ้นบินเพื่อศึกษา: ความแน่นของห้องโดยสาร วิธีการดีดตัวและการกระโดดร่มจากที่สูง ผลกระทบทางชีวภาพของรังสีคอสมิก
บทสรุป: ความอดทนของสัตว์ที่มีการจัดระเบียบสูงต่อโหมดเร่งความเร็วระหว่างการบินด้วยจรวดและในสภาวะไร้น้ำหนักแบบไดนามิกนานถึง 20 นาที
ขั้นตอนที่ 2 ของการวิจัย การบินระยะไกลของสุนัข Laika บน AES-2 ของโซเวียต
ขั้นตอนที่ 3 ของการวิจัยทางชีววิทยา เกี่ยวข้องกับการสร้างยานอวกาศ - ดาวเทียม (SCS) ซึ่งทำให้สามารถขยาย "ลูกเรือ" ของวัตถุทางชีวภาพใหม่ได้อย่างมากสุนัข, หนู, หนูตะเภา, กบ, แมลงวันผลไม้, พืชชั้นสูง (Tradescantia, เมล็ดข้าวสาลี, ถั่ว, หัวหอม, ข้าวโพด, ไนเจลลา, ต้นกล้าพืชในระยะต่างๆ ของการพัฒนา), บนไข่หอยทาก, สาหร่ายเซลล์เดียว (คลอเรลลา) เพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อของมนุษย์และสัตว์ การเพาะเลี้ยงแบคทีเรีย ไวรัส ฟาจ และเอนไซม์บางชนิด
โครงการวิจัยเส้นทางโลก-ดวงจันทร์-โลก
การวิจัยดำเนินการโดยสถานีซีรีส์ "3ond" ตั้งแต่เดือนกันยายน พ.ศ. 2511 ถึงเดือนตุลาคม โดยสถานีต่างๆ มีเต่า แมลงวันผลไม้ หัวหอม เมล็ดพืช คลอเรลลาสายพันธุ์ต่างๆ อีโคไล
ศึกษาผลกระทบของการได้รับรังสีไอออไนซ์
เป็นผลให้มีการสังเกตการจัดเรียงโครโมโซมจำนวนมากในเมล็ดสนและข้าวบาร์เลย์ และพบการเพิ่มขึ้นของจำนวนการกลายพันธุ์ในคลอเรลลา. เชื้อซัลโมเนลลามีความก้าวร้าวมากขึ้นชุดการทดลองกับวัตถุทางชีวภาพต่างๆ (เมล็ด พืชชั้นสูง ไข่กบ จุลินทรีย์ ฯลฯ) ดำเนินการบนดาวเทียมโซเวียต "Cosmos-368" (1970)
จากการวิจัยทางชีววิทยาพบว่าบุคคลสามารถอยู่และทำงานในสภาพการบินในอวกาศได้เป็นเวลานาน
เนื่องจากมนุษยชาติกำลังจะเริ่มตั้งอาณานิคมบนดวงจันทร์และวัตถุในจักรวาลอื่นๆ ของระบบสุริยะของเราในอนาคตอันใกล้นี้ คุณจึงมีแนวโน้มมากที่สุดที่คุณอยากจะทราบเกี่ยวกับความเสี่ยงและปัญหาสุขภาพที่อาจปรากฏขึ้นในอวกาศ ด้วยความน่าจะเป็นไปได้ในระดับหนึ่ง ชาวอาณานิคม?
การวิจัยได้เปิดเผยปัญหาสุขภาพที่น่าจะเกิดขึ้น 10 ประการที่ผู้บุกเบิกยุคของการล่าอาณานิคมในอวกาศของมนุษย์จะต้องเผชิญ (หากเราไม่แก้ไขในตอนนี้)
ปัญหาเกี่ยวกับหัวใจ
การศึกษาทางการแพทย์ตะวันตกและการสังเกตของนักบินอวกาศ 12 คนแสดงให้เห็นว่า เมื่อสัมผัสกับสภาวะไร้น้ำหนักเป็นเวลานาน หัวใจของมนุษย์จะกลายเป็นทรงกลมมากขึ้น 9.4 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งอาจทำให้เกิดปัญหาต่างๆ กับการทำงานของหัวใจได้ ปัญหานี้อาจมีความเกี่ยวข้องเป็นพิเศษในระหว่างการเดินทางในอวกาศอันยาวนาน เช่น ไปยังดาวอังคาร
“หัวใจในอวกาศทำงานแตกต่างไปจากแรงโน้มถ่วงของโลกอย่างมาก ซึ่งอาจนำไปสู่การสูญเสียมวลกล้ามเนื้อ” ดร. เจมส์ โธมัส แห่ง NASA กล่าว
“ทั้งหมดนี้จะส่งผลกระทบร้ายแรงเมื่อเรากลับมายังโลก ดังนั้นเราจึงกำลังมองหาวิธีที่เป็นไปได้เพื่อหลีกเลี่ยงหรืออย่างน้อยก็ลดการสูญเสียมวลกล้ามเนื้อนี้”
ผู้เชี่ยวชาญสังเกตว่าหลังจากกลับมายังโลก หัวใจก็กลับมามีรูปร่างดังเดิม แต่ไม่มีใครรู้ว่าอวัยวะที่สำคัญที่สุดในร่างกายของเราจะมีพฤติกรรมอย่างไรหลังจากเที่ยวบินอันยาวนาน แพทย์รู้อยู่แล้วว่ามีกรณีที่นักบินอวกาศที่กลับมามีอาการวิงเวียนศีรษะและสับสน ในบางกรณี ความดันโลหิตเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว (ลดลงอย่างรวดเร็ว) โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีคนพยายามจะลุกขึ้นยืนอีกครั้ง นอกจากนี้ นักบินอวกาศบางคนยังประสบกับภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะ (จังหวะการเต้นของหัวใจผิดปกติ) ในระหว่างปฏิบัติภารกิจ
นักวิจัยตั้งข้อสังเกตถึงความจำเป็นในการพัฒนาวิธีการและกฎเกณฑ์ที่จะช่วยให้นักเดินทางในห้วงอวกาศสามารถหลีกเลี่ยงปัญหาประเภทนี้ได้ ตามที่ระบุไว้วิธีการและกฎดังกล่าวอาจมีประโยชน์ไม่เพียง แต่สำหรับนักบินอวกาศเท่านั้น แต่ยังรวมถึงคนธรรมดาบนโลกด้วย - ผู้ที่ประสบปัญหาเกี่ยวกับหัวใจรวมถึงผู้ที่ได้รับการกำหนดให้นอนพัก
ขณะนี้โครงการวิจัยระยะเวลา 5 ปีได้เริ่มกำหนดระดับการสัมผัสอวกาศเพื่อเร่งการพัฒนาหลอดเลือดในอวกาศ (โรคหลอดเลือด) ในนักบินอวกาศ
นอนไม่หลับและใช้ยานอนหลับ
การศึกษาสิบปีพบว่านักบินอวกาศอดนอนอย่างมากในช่วงสัปดาห์ก่อนการปล่อยยานอวกาศและระหว่างเริ่มภารกิจอวกาศ ในบรรดาผู้ตอบแบบสำรวจ สามในสี่ยอมรับว่าใช้ยาเพื่อช่วยให้นอนหลับ แม้ว่าการใช้ยาดังกล่าวอาจเป็นอันตรายขณะบินยานอวกาศหรือใช้อุปกรณ์อื่นๆ ก็ตาม สถานการณ์ที่อันตรายที่สุดในกรณีนี้อาจเป็นการที่นักบินอวกาศรับประทานยาชนิดเดียวกันในเวลาเดียวกัน ในกรณีนี้ เมื่อสถานการณ์ฉุกเฉินเกิดขึ้นซึ่งจำเป็นต้องมีวิธีแก้ปัญหาฉุกเฉิน พวกเขาก็สามารถผ่านมันไปได้
แม้ว่า NASA จะออกคำสั่งให้นักบินอวกาศทุกคนนอนหลับอย่างน้อยแปดชั่วโมงครึ่งต่อวัน แต่ส่วนใหญ่ได้พักผ่อนเพียงประมาณหกชั่วโมงในแต่ละวันขณะปฏิบัติภารกิจ ความรุนแรงของความเครียดในร่างกายยิ่งทวีความรุนแรงยิ่งขึ้นด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าในช่วงสามเดือนสุดท้ายของการฝึกก่อนออกเดินทาง ผู้คนนอนหลับน้อยกว่าหกชั่วโมงครึ่งต่อวัน
“ภารกิจในอนาคตไปยังดวงจันทร์ ดาวอังคาร และที่อื่นๆ จะต้องมีการพัฒนามาตรการที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นเพื่อแก้ไขปัญหาการอดนอนและเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของมนุษย์ในระหว่างการบินในอวกาศ” ดร. ชาร์ลส์ เคไซเลอร์ นักวิจัยอาวุโสในเรื่องนี้ กล่าว
“มาตรการเหล่านี้อาจรวมถึงการเปลี่ยนแปลงตารางการทำงานที่จะดำเนินการโดยคำนึงถึงการที่มนุษย์สัมผัสกับคลื่นแสงบางประเภท รวมถึงการเปลี่ยนแปลงกลยุทธ์พฤติกรรมของลูกเรือเพื่อให้เข้าสู่สภาวะการนอนหลับได้สะดวกยิ่งขึ้น ซึ่งจำเป็นสำหรับการฟื้นฟู สุขภาพ แข็งแรง และอารมณ์ดีในวันรุ่งขึ้น”
สูญเสียการได้ยิน
ผลการศึกษาพบว่านับตั้งแต่ภารกิจกระสวยอวกาศ นักบินอวกาศบางคนเคยประสบภาวะสูญเสียการได้ยินชั่วคราวที่มีนัยสำคัญและมีนัยสำคัญน้อยกว่า มักพบบ่อยที่สุดเมื่อผู้คนสัมผัสกับความถี่เสียงสูง ลูกเรือของสถานีอวกาศโซเวียต ซัลยุต 7 และเมียร์ของรัสเซีย ประสบปัญหาสูญเสียการได้ยินเล็กน้อยถึงมีนัยสำคัญมากหลังจากกลับมายังโลก อีกครั้ง ในทุกกรณี สาเหตุของการสูญเสียการได้ยินชั่วคราวบางส่วนหรือทั้งหมดเกิดจากการสัมผัสกับความถี่เสียงสูง
ลูกเรือของสถานีอวกาศนานาชาติต้องสวมที่อุดหูทุกวัน เพื่อลดเสียงรบกวนบนสถานีอวกาศนานาชาติ ในบรรดามาตรการอื่นๆ มีการเสนอให้ใช้แผ่นกันเสียงพิเศษภายในผนังสถานี รวมถึงติดตั้งพัดลมที่เงียบกว่า
อย่างไรก็ตาม นอกเหนือจากเสียงรบกวนเบื้องหลังแล้ว ปัจจัยอื่นๆ อาจส่งผลต่อการสูญเสียการได้ยิน เช่น สภาวะของบรรยากาศภายในสถานี ความดันในกะโหลกศีรษะที่เพิ่มขึ้น และระดับคาร์บอนไดออกไซด์ภายในสถานีที่เพิ่มขึ้น
ในปี 2015 NASA ด้วยความช่วยเหลือจากลูกเรือ ISS ได้เริ่มศึกษาวิธีที่เป็นไปได้ในการหลีกเลี่ยงผลกระทบของการสูญเสียการได้ยินในระหว่างภารกิจที่ยาวนานหนึ่งปี นักวิทยาศาสตร์ต้องการทราบว่าสามารถหลีกเลี่ยงผลกระทบเหล่านี้ได้นานแค่ไหน และเพื่อพิจารณาความเสี่ยงที่ยอมรับได้ที่เกี่ยวข้องกับการสูญเสียการได้ยิน เป้าหมายหลักของการทดลองคือการกำหนดวิธีลดการสูญเสียการได้ยินให้เหลือน้อยที่สุด ไม่ใช่แค่ในระหว่างภารกิจในอวกาศโดยเฉพาะ
นิ่วในไต
ทุกคนในสิบบนโลกไม่ช้าก็เร็วจะเกิดปัญหานิ่วในไต อย่างไรก็ตาม ปัญหานี้รุนแรงมากขึ้นเมื่อพูดถึงนักบินอวกาศ เนื่องจากในอวกาศ กระดูกของร่างกายเริ่มสูญเสียสารอาหารเร็วกว่าบนโลกด้วยซ้ำ เกลือ (แคลเซียมฟอสเฟต) จะถูกปล่อยออกมาภายในร่างกายซึ่งจะซึมผ่านเลือดและสะสมในไต เกลือเหล่านี้สามารถอัดแน่นและกลายเป็นหินได้ นอกจากนี้ขนาดของหินเหล่านี้อาจแตกต่างกันไปตั้งแต่ขนาดเล็กไปจนถึงขนาดค่อนข้างใหญ่จนถึงขนาดของวอลนัท ปัญหาคือนิ่วเหล่านี้สามารถปิดกั้นหลอดเลือดและกระแสอื่น ๆ ที่ไปเลี้ยงอวัยวะหรือกำจัดของเสียออกจากไต
สำหรับนักบินอวกาศ ความเสี่ยงในการเกิดนิ่วในไตเป็นอันตรายมากกว่า เนื่องจากสภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำสามารถลดปริมาตรของเลือดภายในร่างกายได้ นอกจากนี้ นักบินอวกาศจำนวนมากไม่ดื่มของเหลว 2 ลิตรต่อวัน ซึ่งในทางกลับกันสามารถมั่นใจได้ว่าร่างกายของพวกเขาได้รับความชุ่มชื้นอย่างเต็มที่ และป้องกันไม่ให้นิ่วในไตนิ่ง โดยขับอนุภาคออกไปพร้อมกับปัสสาวะ
มีข้อสังเกตว่านักบินอวกาศชาวอเมริกันอย่างน้อย 14 คนประสบปัญหานิ่วในไตเกือบจะในทันทีหลังจากเสร็จสิ้นภารกิจอวกาศ ในปี 1982 มีการบันทึกกรณีของความเจ็บปวดเฉียบพลันในลูกเรือบนสถานีโซเวียตซัลยุต 7 นักบินอวกาศต้องทนทุกข์ทรมานจากความเจ็บปวดสาหัสเป็นเวลาสองวัน ในขณะที่สหายของเขาไม่มีทางเลือกอื่นนอกจากต้องเฝ้าดูความทุกข์ทรมานของเพื่อนร่วมงานอย่างช่วยไม่ได้ ในตอนแรกใครๆ ก็คิดว่าเป็นไส้ติ่งอักเสบเฉียบพลัน แต่หลังจากนั้นไม่นาน นักบินอวกาศก็ส่งนิ่วในไตก้อนเล็กๆ ไปพร้อมกับปัสสาวะ
นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาเครื่องอัลตราซาวนด์พิเศษที่มีขนาดเท่ากับคอมพิวเตอร์เดสก์ท็อปมานานแล้ว ซึ่งสามารถตรวจจับนิ่วในไตและกำจัดออกได้โดยใช้คลื่นเสียงเป็นจังหวะ ดูเหมือนว่าบนเรือที่มุ่งหน้าไปยังดาวอังคารสิ่งนี้จะมีประโยชน์อย่างแน่นอน
โรคปอด
แม้ว่าเรายังไม่ทราบแน่ชัดว่าฝุ่นละอองจากดาวเคราะห์ดวงอื่นหรือดาวเคราะห์น้อยส่งผลเสียต่อสุขภาพอย่างไร แต่นักวิทยาศาสตร์ก็ทราบถึงผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์บางประการที่อาจเกิดขึ้นจากการสัมผัสกับฝุ่นบนดวงจันทร์
ผลกระทบที่ร้ายแรงที่สุดของการสูดดมฝุ่นมักจะเกิดกับปอด อย่างไรก็ตามอนุภาคฝุ่นดวงจันทร์ที่คมอย่างไม่น่าเชื่อสามารถทำให้เกิดความเสียหายร้ายแรงไม่เพียง แต่ต่อปอดเท่านั้น แต่ยังรวมถึงหัวใจด้วยในขณะเดียวกันก็ทำให้เกิดโรคต่าง ๆ มากมายตั้งแต่อวัยวะอักเสบอย่างรุนแรงไปจนถึงมะเร็ง ผลกระทบที่คล้ายกันอาจเกิดขึ้นได้ เช่น จากแร่ใยหิน
อนุภาคฝุ่นมีคมสามารถทำร้ายไม่เพียงแต่อวัยวะภายในเท่านั้น แต่ยังทำให้เกิดการอักเสบและรอยถลอกบนผิวหนังอีกด้วย เพื่อการป้องกันจำเป็นต้องใช้วัสดุคล้ายเคฟล่าร์หลายชั้นแบบพิเศษ ฝุ่นจากดวงจันทร์สามารถทำลายกระจกตาดวงตาได้อย่างง่ายดาย ซึ่งอาจถือเป็นเหตุฉุกเฉินที่ร้ายแรงที่สุดสำหรับมนุษย์ในอวกาศ
นักวิทยาศาสตร์ตั้งข้อสังเกตด้วยความเสียใจที่พวกเขาไม่สามารถจำลองดินบนดวงจันทร์ได้และทำการทดสอบเต็มรูปแบบที่จำเป็นเพื่อระบุผลกระทบของฝุ่นบนดวงจันทร์ต่อร่างกาย ปัญหาอย่างหนึ่งในการแก้ปัญหานี้คือ อนุภาคฝุ่นบนโลกไม่ได้อยู่ในสุญญากาศและไม่ได้สัมผัสกับรังสีตลอดเวลา การศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับฝุ่นโดยตรงบนพื้นผิวดวงจันทร์โดยตรง แทนที่จะศึกษาในห้องปฏิบัติการเท่านั้นที่จะให้ข้อมูลที่จำเป็นแก่นักวิทยาศาสตร์ในการพัฒนาวิธีการป้องกันที่มีประสิทธิภาพต่อนักฆ่าพิษจิ๋วเหล่านี้
ระบบภูมิคุ้มกันล้มเหลว
ระบบภูมิคุ้มกันของเราเปลี่ยนแปลงและตอบสนองต่อสิ่งใดๆ แม้แต่การเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยในร่างกายของเรา การอดนอน โภชนาการที่ไม่เพียงพอ หรือแม้แต่ความเครียด ล้วนทำให้ระบบภูมิคุ้มกันของเราอ่อนแอลง แต่นี่คือบนโลก การเปลี่ยนแปลงระบบภูมิคุ้มกันในอวกาศอาจส่งผลให้เกิดโรคไข้หวัดหรือทำให้เกิดโรคที่ร้ายแรงกว่านี้ได้ในที่สุด
ในอวกาศการกระจายตัวของเซลล์ภูมิคุ้มกันในร่างกายไม่เปลี่ยนแปลงมากนัก การเปลี่ยนแปลงการทำงานของเซลล์เหล่านี้อาจเป็นภัยคุกคามต่อสุขภาพมากยิ่งขึ้น เมื่อการทำงานของเซลล์ลดลง ไวรัสในร่างกายมนุษย์ที่ถูกระงับไว้แล้วก็สามารถกลับมามีชีวิตอีกครั้งได้ และทำแบบซ่อนเร้นโดยไม่แสดงอาการของโรค เมื่อการทำงานของเซลล์ภูมิคุ้มกันเพิ่มขึ้น ระบบภูมิคุ้มกันจะตอบสนองต่อสิ่งเร้ามากเกินไป ทำให้เกิดอาการแพ้และผลข้างเคียงอื่นๆ เช่น ผื่นที่ผิวหนัง
“สิ่งต่างๆ เช่น การแผ่รังสี เชื้อโรค ความเครียด สภาวะไร้น้ำหนัก รบกวนการนอนหลับ และแม้กระทั่งการแยกตัวออกจากกัน ล้วนส่งผลต่อการทำงานของระบบภูมิคุ้มกันของลูกเรือได้” ไบรอัน ครูชิน นักภูมิคุ้มกันวิทยาของ NASA กล่าว
“ภารกิจในอวกาศระยะไกลจะเพิ่มความเสี่ยงที่นักบินอวกาศจะติดเชื้อ ภูมิไวเกิน และปัญหาภูมิต้านตนเอง”
เพื่อแก้ปัญหาเกี่ยวกับระบบภูมิคุ้มกัน NASA วางแผนที่จะใช้วิธีการใหม่ในการป้องกันรังสี ซึ่งเป็นแนวทางใหม่ในการควบคุมอาหารและยาอย่างสมดุล
ภัยคุกคามจากรังสี
การที่ไม่มีกิจกรรมสุริยะในปัจจุบันอย่างผิดปกติและเป็นเวลานานมากอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงระดับรังสีในอวกาศที่เป็นอันตรายได้ ไม่มีอะไรแบบนี้เกิดขึ้นในช่วงเกือบ 100 ปีที่ผ่านมา
“แม้ว่าเหตุการณ์ดังกล่าวไม่จำเป็นต้องเป็นอุปสรรคต่อภารกิจระยะยาวไปยังดวงจันทร์ ดาวเคราะห์น้อย หรือแม้แต่ดาวอังคาร แต่การแผ่รังสีคอสมิกของดาราจักรเองก็เป็นปัจจัยที่อาจจำกัดระยะเวลาที่วางแผนไว้สำหรับภารกิจเหล่านี้” นาธาน ชวาดรอนจากสถาบันกล่าว การสำรวจมหาสมุทรและอวกาศ
ผลที่ตามมาของการสัมผัสประเภทนี้อาจแตกต่างกันมาก ตั้งแต่การเจ็บป่วยจากรังสีไปจนถึงการพัฒนาของมะเร็งหรือความเสียหายต่ออวัยวะภายใน นอกจากนี้ ระดับอันตรายของรังสีพื้นหลังยังลดประสิทธิภาพของการป้องกันรังสีของยานอวกาศลงประมาณร้อยละ 20
ในภารกิจเดียวไปยังดาวอังคาร นักบินอวกาศอาจได้รับรังสี 2/3 ของปริมาณที่ปลอดภัยซึ่งบุคคลจะต้องได้รับในกรณีที่เลวร้ายที่สุดตลอดชีวิต การแผ่รังสีนี้สามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงใน DNA และเพิ่มความเสี่ยงต่อการเป็นมะเร็ง
“ในแง่ของปริมาณรังสีสะสม ก็เหมือนกับการสแกน CT ทั่วร่างกายทุกๆ 5-6 วัน” นักวิทยาศาสตร์ Carey Zeitlin กล่าว
ปัญหาทางปัญญา
เมื่อจำลองสภาวะการอยู่ในอวกาศ นักวิทยาศาสตร์พบว่าการสัมผัสกับอนุภาคที่มีประจุสูงแม้ในปริมาณที่น้อย ทำให้หนูทดลองตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมช้าลงมาก และในขณะเดียวกัน สัตว์ฟันแทะก็จะหงุดหงิดมากขึ้น การติดตามหนูยังแสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบโปรตีนในสมองของพวกมันด้วย
อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ชี้ให้เห็นอย่างรวดเร็วว่าไม่ใช่ว่าหนูทุกตัวจะแสดงผลแบบเดียวกัน หากกฎนี้ใช้ได้กับนักบินอวกาศ นักวิจัยเชื่อว่าพวกเขาสามารถระบุเครื่องหมายทางชีวภาพที่บ่งชี้และคาดการณ์การเริ่มเกิดผลกระทบเหล่านี้ในนักบินอวกาศได้ บางทีเครื่องหมายนี้อาจช่วยให้สามารถหาวิธีลดผลกระทบด้านลบจากการได้รับรังสีได้
ปัญหาที่ร้ายแรงกว่านั้นคือโรคอัลไซเมอร์
“การได้รับรังสีในระดับที่เทียบเท่ากับสิ่งที่บุคคลจะได้รับในภารกิจไปดาวอังคารอาจส่งผลต่อการพัฒนาปัญหาการรับรู้และเร่งการเปลี่ยนแปลงในการทำงานของสมองที่มักเกี่ยวข้องกับโรคอัลไซเมอร์” นักประสาทวิทยา Kerry O'Banion กล่าว
“ยิ่งคุณอยู่ในอวกาศนานเท่าไรก็ยิ่งเสี่ยงต่อการเกิดโรคมากขึ้นเท่านั้น”
ข้อเท็จจริงที่น่าปลอบใจประการหนึ่งก็คือ นักวิทยาศาสตร์ได้สำรวจสถานการณ์ที่เลวร้ายที่สุดประการหนึ่งสำหรับการได้รับรังสีแล้ว พวกเขาสัมผัสหนูทดลองในคราวเดียวถึงระดับรังสีที่ปกติสำหรับภารกิจทั้งหมดไปยังดาวอังคาร ในทางกลับกัน เมื่อบินไปดาวอังคาร ผู้คนจะได้รับรังสีปริมาณรังสีตลอดระยะเวลาสามปีของการบิน นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าร่างกายมนุษย์สามารถปรับตัวให้เข้ากับปริมาณที่น้อยเช่นนี้ได้
นอกจากนี้ มีข้อสังเกตว่าพลาสติกและวัสดุน้ำหนักเบาสามารถให้การป้องกันรังสีแก่ผู้คนได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าอะลูมิเนียมที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน
สูญเสียการมองเห็น
นักบินอวกาศบางคนมีปัญหาการมองเห็นที่ร้ายแรงหลังจากใช้เวลาอยู่ในอวกาศ ยิ่งภารกิจอวกาศดำเนินไปนานเท่าใด โอกาสที่จะเกิดผลร้ายแรงดังกล่าวก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
ในบรรดานักบินอวกาศชาวอเมริกันอย่างน้อย 300 คนที่ได้รับการตรวจคัดกรองทางการแพทย์ตั้งแต่ปี 1989 ปัญหาการมองเห็นถูกพบใน 29 เปอร์เซ็นต์ของผู้คนในอวกาศระหว่างภารกิจอวกาศสองสัปดาห์ และใน 60 เปอร์เซ็นต์ของผู้คนที่ทำงานเป็นเวลาหลายเดือนบนสถานีอวกาศนานาชาติ
แพทย์จากมหาวิทยาลัยเท็กซัสทำการสแกนสมองนักบินอวกาศ 27 คนซึ่งใช้เวลาอยู่ในอวกาศนานกว่าหนึ่งเดือน ในร้อยละ 25 มีปริมาตรแกนหน้าหลังของลูกตาหนึ่งหรือสองลูกลดลง การเปลี่ยนแปลงนี้นำไปสู่การสายตายาว มีข้อสังเกตว่ายิ่งบุคคลอยู่ในอวกาศนานเท่าใด การเปลี่ยนแปลงก็จะยิ่งมีแนวโน้มมากขึ้นเท่านั้น
นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าผลกระทบเชิงลบนี้สามารถอธิบายได้ด้วยการเพิ่มขึ้นของของเหลวที่ศีรษะภายใต้สภาวะการย้ายถิ่น ในกรณีนี้น้ำไขสันหลังเริ่มสะสมในกะโหลกศีรษะและความดันในกะโหลกศีรษะเพิ่มขึ้น ของเหลวไม่สามารถซึมผ่านกระดูกได้ จึงเริ่มสร้างแรงกดทับด้านในดวงตา นักวิจัยยังไม่แน่ใจว่าผลกระทบนี้จะลดลงสำหรับนักบินอวกาศที่อยู่ในอวกาศนานกว่าหกเดือนหรือไม่ อย่างไรก็ตาม ค่อนข้างชัดเจนว่าจะต้องมีการชี้แจงเรื่องนี้ก่อนส่งผู้คนไปยังดาวอังคาร
หากปัญหาเกิดจากความดันในกะโหลกศีรษะเพียงอย่างเดียว วิธีแก้ไขที่เป็นไปได้ประการหนึ่งคือสร้างสภาวะแรงโน้มถ่วงเทียมทุกวันเป็นเวลาแปดชั่วโมงในขณะที่นักบินอวกาศนอนหลับ อย่างไรก็ตาม ยังเร็วเกินไปที่จะบอกว่าวิธีนี้จะช่วยได้หรือไม่
“ปัญหานี้จำเป็นต้องได้รับการแก้ไข เพราะไม่เช่นนั้นมันอาจเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้การเดินทางในอวกาศระยะยาวเป็นไปไม่ได้” นักวิทยาศาสตร์ Mark Shelhamer กล่าว
การวิจัยทางการแพทย์เกี่ยวกับกระดูกที่ดำเนินการในอวกาศ
ในปี พ.ศ. 2554 ยานอวกาศโซยุซดิจิทัลลำที่สองของรัสเซียพร้อมลูกเรือระหว่างประเทศของ ISS-28/29 ประกอบด้วยเซอร์เก โวลคอฟชาวรัสเซีย, นักบินอวกาศองค์การอวกาศญี่ปุ่น ซาโตชิ ฟูรูกาว่า และนักบินอวกาศไมเคิล ฟอสซัม ขององค์การอวกาศญี่ปุ่น ถูกส่งขึ้นจากไบโคนูร์ที่ MSK การวิจัยทางการแพทย์รวมอยู่ในโครงการอวกาศ เป็นที่ทราบกันดีว่าในการทำการทดลองรวมถึงการทดลองเพื่อศึกษาผลกระทบของรังสีคอสมิกต่อสิ่งมีชีวิต นักบินอวกาศจะส่งเศษกระดูกมนุษย์ขึ้นสู่วงโคจรเพื่อทำการวิจัย วัตถุประสงค์ของงานทางวิทยาศาสตร์คือการหาสาเหตุและติดตามการเปลี่ยนแปลงของกระบวนการชะแคลเซียมออกจากเนื้อเยื่อกระดูก ผู้เชี่ยวชาญทุกคนที่ทำงานในอวกาศประสบปัญหานี้ แพทย์ไม่สามารถศึกษาปัญหานี้โดยละเอียดได้เนื่องจากไม่สามารถนำเศษกระดูกของนักบินอวกาศที่มีชีวิตซึ่งกลับมาจากสถานีอวกาศนานาชาติมาวิเคราะห์ได้ ดังนั้นในคลังแสงของแพทย์จึงมีเพียงการตรวจปัสสาวะซึ่งไม่ได้ให้โอกาสในการพิจารณาปัญหานี้ในวงกว้าง
เป็นที่ทราบกันว่านักบินอวกาศโวลคอฟส่งแบคทีเรียสายพันธุ์ใหม่ขึ้นสู่วงโคจร กล่องดินสอของเขาประกอบด้วยเซลล์พืชหลากหลายชนิดสำหรับทำการทดลองทางเทคโนโลยีชีวภาพ "โสม-2" นักวิทยาศาสตร์วางแผนที่จะใช้ชีวมวลในการเตรียมยาและในด้านความงาม
Volkov ยังมีส่วนร่วมในการทดลอง Matryoshka โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อกำหนดระดับผลกระทบของรังสีคอสมิกต่ออวัยวะที่สำคัญของมนุษย์ ทำให้สามารถสร้างวิธีการป้องกันที่มีประสิทธิภาพได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ให้ทำการทดสอบม่านป้องกันที่เรียกว่าต่อไป จากข้อมูลดังกล่าว ปริมาณรังสีจะลดลง 20-60% ขึ้นอยู่กับระยะห่างของม่านจากผนังด้านนอกของสถานี
บทสรุป.
ความก้าวหน้าในสาขาชีววิทยาอวกาศและการแพทย์มีส่วนสำคัญในการแก้ปัญหาชีววิทยาและการแพทย์ทั่วไป แนวคิดเกี่ยวกับขอบเขตของชีวิตภายในชีวมณฑลได้ขยายออกไป และแบบจำลองการทดลองที่สร้างขึ้นของไบโอจีโอซีโนสเทียม ซึ่งเป็นการหมุนเวียนของสารที่ค่อนข้างปิด ทำให้สามารถประเมินผลกระทบเชิงปริมาณต่อมนุษย์ในชีวมณฑลได้ในเชิงปริมาณ ชีววิทยาอวกาศมีอิทธิพลอย่างมากต่อระบบนิเวศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งนิเวศวิทยาของมนุษย์ และการศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างกระบวนการชีวิตและปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่ไม่มีชีวิต การวิจัยที่ดำเนินการช่วยให้เราเข้าใจชีววิทยาของมนุษย์และสัตว์ กลไกการควบคุมและการทำงานของระบบต่างๆ ในร่างกายได้ดีขึ้น
การวิจัยในสาขาชีววิทยาอวกาศและการแพทย์จะยังคงมีความจำเป็นอย่างยิ่งในการแก้ปัญหาหลายประการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการสำรวจทางชีววิทยาของเส้นทางอวกาศใหม่ ชีววิทยาและการแพทย์อวกาศจะมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาไบโอคอมเพล็กซ์หรือระบบนิเวศแบบปิด ซึ่งจำเป็นสำหรับการบินระยะยาว ขณะนี้อวกาศกำลังกลายเป็นเวทีสำหรับความร่วมมือระหว่างประเทศ ข้อตกลงดังกล่าวลงนามในปี 1972 ระหว่างรัฐบาลของสหภาพโซเวียตและสหรัฐอเมริกาเกี่ยวกับความร่วมมือในการสำรวจและการใช้อวกาศรอบนอกเพื่อจุดประสงค์ทางสันติซึ่งให้ความร่วมมือโดยเฉพาะในด้านชีววิทยาอวกาศ
ดังนั้นในทศวรรษต่อๆ ไป จะมีการนำโครงการอวกาศที่ซับซ้อนจำนวนหนึ่งไปใช้เพื่อปรับปรุงชีวิตในอวกาศและบนโลก ข้อกำหนดในการรักษาสุขภาพของนักบินอวกาศ การรับรองกิจกรรมมืออาชีพที่มีประสิทธิผล และนักบินอวกาศที่มีประสิทธิภาพสูงจะมีความรุนแรงมากขึ้น เนื่องจากระยะเวลาการสำรวจอวกาศที่เพิ่มขึ้น ปริมาณของกิจกรรมที่ไม่ใช่เรือและงานติดตั้ง และความซับซ้อนของการวิจัย กิจกรรม. เมื่อทำการสำรวจดวงจันทร์และโดยเฉพาะอย่างยิ่งไปยังดาวอังคาร ความเสี่ยงจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อเทียบกับการอยู่ในวงโคจรใกล้โลก ดังนั้นปัญหาทางการแพทย์และชีววิทยาหลายอย่างจะได้รับการแก้ไขโดยคำนึงถึงความเป็นจริงใหม่ การพัฒนาลำดับความสำคัญของ "วิทยาศาสตร์เพื่อชีวิต" ไม่เพียงแต่รับประกันความสำเร็จในการแก้ปัญหาที่คาดว่าจะเกิดขึ้นซึ่งยานอวกาศกำลังเผชิญอยู่เท่านั้น แต่ยังมีส่วนสนับสนุนอันล้ำค่าในการดูแลสุขภาพทางโลกเพื่อประโยชน์ของทุกคน.
รายชื่อวรรณกรรมที่ใช้:
1. จักรวาลสารานุกรมเด็กใหญ่: ฉบับวิทยาศาสตร์ยอดนิยม - ห้างหุ้นส่วนสารานุกรมรัสเซีย, 2542
2. จักรวาลสารานุกรมอันยิ่งใหญ่ - อ.: สำนักพิมพ์ "Astrel", 2542.
3. เว็บไซต์ http://spacembi.nm.ru/
4. จักรวาลสารานุกรม (“ROSMEN”)
5. เว็บไซต์วิกิพีเดีย (รูปภาพ)
6.อวกาศในช่วงเปลี่ยนผ่านของสหัสวรรษ เอกสารและวัสดุ ม. ความสัมพันธ์ระหว่างประเทศ (2543)
7. Tsiolkovsky K. E., เส้นทางสู่ดวงดาว, M. , 1960;
8. Gazenko O. G. ปัญหาบางประการของชีววิทยาอวกาศ "แถลงการณ์ของ USSR Academy of Sciences", 2505, ฉบับที่ 1;
9. Gazenko O. G. ชีววิทยาอวกาศในหนังสือ: การพัฒนาชีววิทยาในสหภาพโซเวียต M. , 2510; Gazenko O. G. , Parfenov G. P. , ผลลัพธ์และโอกาสของการวิจัยในสาขาพันธุศาสตร์อวกาศ "ชีววิทยาอวกาศและการแพทย์"
เนื้อหา.
1. บทนำ
2. จุดเริ่มต้น. การวิจัยทางชีวการแพทย์ในช่วงกลางศตวรรษที่ 20
สัตว์ที่ปูทางให้มนุษย์ไปสู่อวกาศ
3. ขั้นตอนการวิจัยทางชีววิทยา
4. แนวโน้มการพัฒนางานวิจัย
10 ปัญหาทางการแพทย์ที่อาจขัดขวางการสำรวจห้วงอวกาศ
5. สรุป
6. รายชื่อแหล่งข้อมูลที่ใช้
6 430
มนุษยชาติมีต้นกำเนิดในแอฟริกา แต่ไม่ใช่พวกเราทุกคนที่จะอยู่ที่นั่น เป็นเวลานานกว่าพันปีที่บรรพบุรุษของเราแพร่กระจายไปทั่วทวีปแล้วจากไป เมื่อพวกเขาไปถึงทะเล พวกเขาสร้างเรือและแล่นไปในระยะทางอันกว้างใหญ่ไปยังเกาะต่างๆ ที่พวกเขาอาจไม่เคยรู้ว่ามีอยู่จริง ทำไม อาจเป็นเพราะเหตุผลเดียวกันกับที่เราและดวงดาวพูดว่า: “เกิดอะไรขึ้นที่นั่น? เราจะไปที่นั่นได้ไหม? บางทีเราอาจบินไปที่นั่นก็ได้” แน่นอนว่าอวกาศเป็นศัตรูต่อชีวิตมนุษย์มากกว่าพื้นผิวทะเล การหลบหนีจากแรงโน้มถ่วงของโลกนั้นต้องอาศัยการทำงานและค่าใช้จ่ายมากกว่าการนั่งเรือออกนอกชายฝั่ง แต่แล้วเรือก็เป็นเทคโนโลยีล้ำสมัยในยุคนั้น นักเดินทางวางแผนการเดินทางที่อันตรายอย่างรอบคอบ และหลายคนเสียชีวิตขณะพยายามค้นหาสิ่งที่อยู่นอกขอบฟ้าการพิชิตอวกาศเพื่อค้นหาที่อยู่อาศัยใหม่ถือเป็นโครงการที่ยิ่งใหญ่ อันตราย และอาจเป็นไปไม่ได้ แต่นั่นไม่เคยหยุดผู้คนจากการพยายาม
1. การบินขึ้น
ความต้านทานแรงโน้มถ่วง
กองกำลังอันทรงพลังกำลังสมคบคิดต่อต้านคุณ - โดยเฉพาะแรงโน้มถ่วง หากวัตถุเหนือพื้นผิวโลกต้องการบินอย่างอิสระ วัตถุนั้นจะต้องยิงขึ้นไปด้วยความเร็วเกิน 43,000 กม. ต่อชั่วโมง สิ่งนี้นำมาซึ่งต้นทุนทางการเงินจำนวนมาก
ตัวอย่างเช่น ต้องใช้เงินเกือบ 200 ล้านเหรียญสหรัฐในการปล่อยรถแลนด์โรเวอร์ Curiosity ไปยังดาวอังคาร และถ้าเราพูดถึงภารกิจร่วมกับลูกเรือ จำนวนก็จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก
การใช้เรือเหาะแบบใช้ซ้ำได้จะช่วยประหยัดเงินได้ ตัวอย่างเช่น จรวดได้รับการออกแบบให้สามารถใช้ซ้ำได้ และอย่างที่เราทราบ มีการพยายามลงจอดสำเร็จแล้ว
2. เที่ยวบิน
เรือของเราช้าเกินไปการบินผ่านอวกาศเป็นเรื่องง่าย มันเป็นสุญญากาศ ไม่มีอะไรทำให้คุณช้าลง แต่เมื่อปล่อยจรวดก็เกิดปัญหาขึ้น ยิ่งวัตถุมีมวลมาก ก็ยิ่งต้องใช้แรงมากขึ้นในการเคลื่อนตัว และจรวดก็มีมวลมหาศาล
เชื้อเพลิงจรวดเคมีนั้นยอดเยี่ยมในการเพิ่มกำลังครั้งแรก แต่น้ำมันก๊าดอันล้ำค่าจะเผาไหม้หมดภายในไม่กี่นาที การเร่งความเร็วของพัลส์จะทำให้สามารถไปถึงดาวพฤหัสบดีได้ใน 5-7 ปี นั่นเป็นภาพยนตร์บนเครื่องบินมากมาย เราต้องการวิธีใหม่ในการพัฒนาความเร็วของเครื่องบิน
ยินดีด้วย! คุณได้เปิดตัวจรวดขึ้นสู่วงโคจรได้สำเร็จ แต่ก่อนที่คุณจะออกสู่อวกาศ มีดาวเทียมเก่าๆ ปรากฏขึ้นมาและชนเข้ากับถังเชื้อเพลิงของคุณเสียก่อน แค่นั้นแหละจรวดก็หายไป
มันเป็นปัญหาขยะอวกาศ และมันเป็นเรื่องจริงมาก เครือข่ายเฝ้าระวังอวกาศของสหรัฐฯ ค้นพบวัตถุ 17,000 ชิ้น แต่ละชิ้นมีขนาดเท่ากับลูกบอล ที่กำลังวิ่งอยู่รอบโลกด้วยความเร็วมากกว่า 28,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง และชิ้นส่วนที่มีขนาดเล็กกว่า 10 ซม. อีกเกือบ 500,000 ชิ้น อะแดปเตอร์ ฝาปิดเลนส์ หรือแม้แต่จุดสีก็สามารถทำให้ระบบที่สำคัญกลายเป็นหลุมอุกกาบาตได้
แผ่นป้องกันวิปเปิ้ล - ชั้นโลหะและเคฟลาร์ - สามารถป้องกันชิ้นส่วนเล็กๆ ได้ แต่ไม่มีสิ่งใดสามารถช่วยคุณจากดาวเทียมทั้งดวงได้ มีพวกมันประมาณ 4,000 ตัวในวงโคจรของโลก ซึ่งส่วนใหญ่เสียชีวิตในอากาศ การควบคุมการบินช่วยให้คุณหลีกเลี่ยงเส้นทางที่เป็นอันตรายได้ แต่ก็ไม่ได้สมบูรณ์แบบ
มันไม่สมจริงเลยที่จะผลักพวกมันออกจากวงโคจร - การกำจัดดาวเทียมที่ตายแล้วเพียงดวงเดียวต้องใช้ทั้งภารกิจ ตอนนี้ดาวเทียมทุกดวงจะตกจากวงโคจรด้วยตัวมันเอง พวกเขาจะทิ้งเชื้อเพลิงส่วนเกินแล้วใช้เครื่องเพิ่มกำลังจรวดหรือใบเรือสุริยะเพื่อบินลงสู่พื้นโลกและเผาไหม้ในชั้นบรรยากาศ
4. การนำทาง
ไม่มี GPS สำหรับพื้นที่เสาอากาศ “Open Space Network” ในแคลิฟอร์เนีย ออสเตรเลีย และสเปน เป็นเพียงเครื่องมือนำทางในอวกาศเท่านั้น ทุกสิ่งที่ถูกส่งขึ้นสู่อวกาศ ตั้งแต่ดาวเทียมโครงการของนักเรียน ไปจนถึงยานสำรวจ New Horizons ที่เดินทางผ่านแถบ Copeyre ขึ้นอยู่กับสิ่งเหล่านั้น
แต่เมื่อมีภารกิจมากขึ้น เครือข่ายก็หนาแน่นขึ้น สวิตช์มักจะไม่ว่าง ดังนั้นในอนาคตอันใกล้นี้ NASA กำลังทำงานเพื่อแบ่งเบาภาระ นาฬิกาอะตอมบนเรือจะลดเวลาในการส่งสัญญาณลงครึ่งหนึ่ง ทำให้สามารถคำนวณระยะทางได้ด้วยการส่งข้อมูลจากอวกาศเพียงครั้งเดียว และความจุที่เพิ่มขึ้นของเลเซอร์จะสามารถรองรับแพ็คเก็ตข้อมูลขนาดใหญ่ เช่น รูปภาพหรือข้อความวิดีโอ
แต่ยิ่งจรวดเคลื่อนตัวออกห่างจากโลกมากเท่าไร วิธีการนี้ก็จะยิ่งน่าเชื่อถือน้อยลงเท่านั้น แน่นอนว่าคลื่นวิทยุเดินทางด้วยความเร็วแสง แต่การส่งผ่านเข้าไปในห้วงอวกาศยังคงใช้เวลาหลายชั่วโมง และดวงดาวสามารถบอกทิศทางให้คุณได้ แต่พวกมันอยู่ไกลเกินกว่าจะแสดงให้คุณเห็นว่าคุณอยู่ที่ไหน
ผู้เชี่ยวชาญด้านการนำทางในห้วงอวกาศ โจเซฟ กินน์ ต้องการออกแบบระบบอัตโนมัติสำหรับภารกิจในอนาคตที่จะรวบรวมภาพเป้าหมายและวัตถุใกล้เคียง และใช้ตำแหน่งที่สัมพันธ์กันเพื่อระบุพิกัดของยานอวกาศโดยไม่ต้องมีการควบคุมภาคพื้นดิน
มันจะเป็นเหมือน GPS บนโลก คุณติดตั้งตัวรับสัญญาณ GPS บนรถของคุณและปัญหาได้รับการแก้ไข
5. การแผ่รังสี
อวกาศจะทำให้คุณกลายเป็นถุงมะเร็งภายนอกรังไหมที่ปลอดภัยของชั้นบรรยากาศและสนามแม่เหล็กของโลก รังสีคอสมิกกำลังรอคุณอยู่ และเป็นอันตรายถึงชีวิต นอกจากมะเร็งแล้ว ยังทำให้เกิดต้อกระจก และอาจเป็นโรคอัลไซเมอร์ได้ด้วย
เมื่ออนุภาคมูลฐานกระทบอะตอมอะลูมิเนียมที่ประกอบเป็นร่างกายของยานอวกาศ นิวเคลียสของพวกมันจะระเบิด และปล่อยอนุภาคที่มีความเร็วพิเศษมากขึ้นเรียกว่ารังสีทุติยภูมิ
วิธีแก้ปัญหา? หนึ่งคำ: พลาสติก มันเบาและแข็งแกร่ง และเต็มไปด้วยอะตอมไฮโดรเจนซึ่งมีนิวเคลียสขนาดเล็กซึ่งไม่สามารถผลิตรังสีทุติยภูมิได้มากนัก NASA กำลังทดสอบพลาสติกที่สามารถบรรเทารังสีในยานอวกาศหรือชุดอวกาศได้
หรือคำนี้ว่า: แม่เหล็ก นักวิทยาศาสตร์ในโครงการแผ่รังสีอวกาศ "โล่ตัวนำยิ่งยวด" กำลังทำงานเกี่ยวกับแมกนีเซียมไดโบไรด์ ซึ่งเป็นตัวนำยิ่งยวดที่จะหันเหอนุภาคที่มีประจุออกไปจากเรือ
6. อาหารและน้ำ
ไม่มีซูเปอร์มาร์เก็ตบนดาวอังคารเมื่อเดือนสิงหาคมปีที่แล้ว นักบินอวกาศบน ISS กินผักกาดหอมที่ปลูกในอวกาศเป็นครั้งแรก แต่การจัดสวนขนาดใหญ่ในสภาวะไร้แรงโน้มถ่วงนั้นเป็นเรื่องยาก น้ำลอยอยู่ในฟองแทนที่จะซึมผ่านดิน ดังนั้น วิศวกรจึงคิดค้นท่อเซรามิกเพื่อส่งน้ำลงสู่รากพืช
ผักบางชนิดค่อนข้างประหยัดพื้นที่อยู่แล้ว แต่นักวิทยาศาสตร์กำลังทำงานกับลูกพลัมแคระดัดแปลงพันธุกรรมที่มีความสูงไม่ถึง 1 เมตร สามารถเติมโปรตีน ไขมัน และคาร์โบไฮเดรตได้โดยการรับประทานพืชผลหลากหลายชนิด เช่น มันฝรั่งและถั่วลิสง
แต่ทุกอย่างจะไร้ประโยชน์หากคุณไม่มีน้ำ (ระบบรีไซเคิลปัสสาวะและน้ำของ ISS ต้องมีการซ่อมแซมเป็นระยะ และทีมงานระหว่างดาวเคราะห์ก็ไม่สามารถพึ่งพาการเติมชิ้นส่วนใหม่ได้) GMOs ก็สามารถช่วยได้เช่นกัน Michael Flynn วิศวกรที่ศูนย์วิจัย NASA กำลังทำงานเกี่ยวกับเครื่องกรองน้ำที่ทำจากแบคทีเรียดัดแปลงพันธุกรรม เขาเปรียบเทียบกับวิธีที่ลำไส้เล็กประมวลผลสิ่งที่คุณดื่ม โดยพื้นฐานแล้ว คุณคือระบบรีไซเคิลน้ำที่มีอายุการใช้งาน 75 หรือ 80 ปี
7. กล้ามเนื้อและกระดูก
แรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์ทำให้คุณกลายเป็นข้าวต้มการไร้น้ำหนักสร้างความเสียหายให้กับร่างกาย: เซลล์ภูมิคุ้มกันบางชนิดไม่สามารถทำงานได้ และเซลล์เม็ดเลือดแดงจะระเบิด มันส่งเสริมนิ่วในไตและทำให้หัวใจของคุณขี้เกียจ
นักบินอวกาศบน ISS ฝึกฝนเพื่อต่อสู้กับกล้ามเนื้อลีบและการสูญเสียมวลกระดูก แต่พวกเขายังคงสูญเสียมวลกระดูกในอวกาศ และวงจรการหมุนของแรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์ไม่ได้ช่วยปัญหาอื่น ๆ แรงโน้มถ่วงเทียมจะแก้ไขทั้งหมดนี้ได้
ในห้องทดลองของเขาที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ อดีตนักบินอวกาศ Lawrence Young ทำการทดสอบด้วยเครื่องหมุนเหวี่ยง โดยผู้ทดลองนอนตะแคงบนพื้นและเหยียบด้วยเท้าบนล้อที่อยู่กับที่ ในขณะที่โครงสร้างทั้งหมดค่อยๆ หมุนรอบแกนของมัน แรงที่เกิดขึ้นนั้นกระทำต่อขาของนักบินอวกาศ ซึ่งชวนให้นึกถึงอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงอย่างคลุมเครือ
เครื่องจำลองของ Yang มีจำกัดเกินไป สามารถใช้งานได้มากกว่าหนึ่งหรือสองชั่วโมงต่อวัน สำหรับแรงโน้มถ่วงคงที่ ยานอวกาศทั้งหมดจะต้องกลายเป็นเครื่องหมุนเหวี่ยง
8. สุขภาพจิต
การเดินทางระหว่างดาวเคราะห์เป็นเส้นทางตรงสู่ความบ้าคลั่งเมื่อบุคคลเป็นโรคหลอดเลือดสมองหรือหัวใจวาย บางครั้งแพทย์จะลดอุณหภูมิของผู้ป่วยลง ชะลอการเผาผลาญอาหารเพื่อลดความเสียหายจากการขาดออกซิเจน นี่เป็นเคล็ดลับที่สามารถใช้ได้กับนักบินอวกาศเช่นกัน การเดินทางข้ามดาวเคราะห์เป็นเวลาหนึ่งปี (อย่างน้อย) การอาศัยอยู่ในยานอวกาศที่คับแคบซึ่งมีอาหารไม่ดีและไม่มีความเป็นส่วนตัวเป็นสูตรสำเร็จของความบ้าคลั่งในอวกาศ
นี่คือเหตุผลที่ John Bradford บอกว่าเราควรนอนระหว่างการเดินทางในอวกาศ ประธานบริษัทวิศวกรรม SpaceWorks และผู้ร่วมเขียนรายงานของ NASA เกี่ยวกับภารกิจระยะยาว แบรดฟอร์ดเชื่อว่าลูกเรือที่แช่แข็งด้วยความเย็นจัดจะช่วยลดอาหาร น้ำ และป้องกันไม่ให้ลูกเรือเสียสติ
9. การลงจอด
ความน่าจะเป็นของการเกิดอุบัติเหตุสวัสดีดาวเคราะห์! คุณอยู่ในอวกาศมาหลายเดือนหรือหลายปีแล้ว ในที่สุดโลกอันห่างไกลก็ปรากฏให้เห็นผ่านทางช่องหน้าต่างของคุณ สิ่งที่คุณต้องทำคือที่ดิน แต่คุณกำลังเดินทางผ่านอวกาศที่ไร้แรงเสียดทานด้วยความเร็ว 200,000 ไมล์ต่อชั่วโมง โอ้ใช่แล้ว แล้วก็มีแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ด้วย
ปัญหาการลงจอดยังคงเป็นปัญหาเร่งด่วนที่สุดประการหนึ่งที่วิศวกรต้องแก้ไข ระลึกถึงผู้ไม่ประสบความสำเร็จที่ดาวอังคาร
10. ทรัพยากร
คุณไม่สามารถนำภูเขาแร่อะลูมิเนียมติดตัวไปด้วยได้เมื่อยานอวกาศเดินทางไกล พวกมันจะนำเสบียงจากโลกไปด้วย แต่คุณไม่สามารถนำทุกสิ่งติดตัวไปได้ เมล็ดพันธุ์พืช เครื่องกำเนิดออกซิเจน หรืออาจจะเป็นเครื่องจักรสองสามอย่างสำหรับการก่อสร้างโครงสร้างพื้นฐาน แต่ผู้ตั้งถิ่นฐานจะต้องดำเนินการส่วนที่เหลือเอง
โชคดีที่พื้นที่ไม่ได้แห้งแล้งโดยสิ้นเชิง “ดาวเคราะห์ทุกดวงมีองค์ประกอบทางเคมีทั้งหมด แม้ว่าความเข้มข้นจะแตกต่างกันก็ตาม” เอียน ครอว์ฟอร์ด นักวิทยาศาสตร์ด้านดาวเคราะห์ที่ Birkbeck มหาวิทยาลัยลอนดอน กล่าว ดวงจันทร์มีอะลูมิเนียมเป็นจำนวนมาก ดาวอังคารมีควอตซ์และเหล็กออกไซด์ ดาวเคราะห์น้อยที่อยู่ใกล้เคียงเป็นแหล่งแร่คาร์บอน แพลทินัม และน้ำขนาดใหญ่ เมื่อผู้บุกเบิกค้นพบวิธีการระเบิดสสารในอวกาศ หากฟิวส์และสว่านมีน้ำหนักมากเกินกว่าจะบรรทุกขึ้นเรือได้ พวกเขาจะต้องสกัดฟอสซิลด้วยวิธีอื่น เช่น การละลาย แม่เหล็ก หรือจุลินทรีย์ที่ย่อยโลหะ และ NASA กำลังสำรวจกระบวนการพิมพ์ 3 มิติเพื่อพิมพ์อาคารทั้งหลัง และไม่จำเป็นต้องนำเข้าอุปกรณ์พิเศษ
11. การวิจัย
เราไม่สามารถทำทุกอย่างด้วยตัวเองได้สุนัขช่วยมนุษย์ตั้งอาณานิคมบนโลก แต่พวกมันคงไม่สามารถมีชีวิตรอดบนโลกได้ เพื่อจะแพร่กระจายไปสู่โลกใหม่ เราจำเป็นต้องมีเพื่อนที่ดีที่สุดคนใหม่ นั่นก็คือ หุ่นยนต์
การตั้งอาณานิคมบนดาวเคราะห์ต้องใช้ความพยายามอย่างมาก และหุ่นยนต์สามารถขุดได้ตลอดทั้งวันโดยไม่ต้องกินหรือหายใจ ต้นแบบปัจจุบันมีขนาดใหญ่เทอะทะและเคลื่อนย้ายบนพื้นได้ยาก ดังนั้นหุ่นยนต์จะต้องแตกต่างจากเรา อาจเป็นบอทน้ำหนักเบา บังคับทิศทางได้ มีกรงเล็บรูปหน้าตักหลังขุด ออกแบบโดย NASA เพื่อขุดน้ำแข็งบนดาวอังคาร
อย่างไรก็ตาม หากงานนั้นต้องใช้ความชำนาญและความแม่นยำ นิ้วของมนุษย์ก็เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ ชุดอวกาศในปัจจุบันได้รับการออกแบบมาให้ไร้น้ำหนัก ไม่ใช่สำหรับการเดินบนดาวเคราะห์นอกระบบ เครื่องต้นแบบ Z-2 ของ NASA มีข้อต่อที่ยืดหยุ่นและหมวกกันน็อคที่ช่วยให้มองเห็นได้ชัดเจนถึงความต้องการการเดินสายไฟแบบละเอียด
12. พื้นที่มีขนาดใหญ่มาก
ไดรฟ์วาร์ปยังไม่มีอยู่สิ่งที่เร็วที่สุดที่มนุษย์เคยสร้างมาคือยานสำรวจที่เรียกว่าเฮลิโอส 2 ซึ่งใช้งานไม่ได้อีกต่อไป แต่หากมีเสียงในอวกาศ คุณจะได้ยินเสียงกรีดร้องขณะที่มันยังคงโคจรรอบดวงอาทิตย์ด้วยความเร็วมากกว่า 157,000 ไมล์ต่อชั่วโมง ซึ่งเร็วกว่ากระสุนเกือบ 100 เท่า แต่ถึงแม้ความเร็วนั้นจะใช้เวลาประมาณ 19,000 ปีเพื่อไปถึงดาวอัลฟ่าเซ็นทอรีที่ใกล้ที่สุด ในระหว่างการเดินทางอันยาวนานเช่นนี้ คนหลายพันรุ่นจะเปลี่ยนไป และแทบไม่มีใครฝันถึงการเสียชีวิตในวัยชราในยานอวกาศ
เพื่อเอาชนะเวลา เราต้องการพลังงาน - พลังงานจำนวนมาก บางทีคุณอาจได้รับฮีเลียม 3 บนดาวพฤหัสบดีเพียงพอสำหรับการหลอมรวม (หลังจากที่เราประดิษฐ์เครื่องยนต์ฟิวชั่นแล้ว) ตามทฤษฎีแล้ว ความเร็วใกล้แสงสามารถทำได้โดยใช้พลังงานแห่งการทำลายล้างสสารและปฏิสสาร แต่การทำเช่นนี้บนโลกถือเป็นอันตราย
“คุณคงไม่อยากทำแบบนี้บนโลกนี้หรอก” เลส จอห์นสัน ช่างเทคนิคของ NASA ที่ทำงานเกี่ยวกับไอเดียยานอวกาศสุดเพี้ยนกล่าว “ถ้าคุณทำมันในอวกาศและมีบางอย่างผิดพลาด คุณจะไม่ทำลายทวีปนี้” มากเกินไปเหรอ? แล้วพลังงานแสงอาทิตย์ล่ะ? สิ่งที่คุณต้องมีคือใบเรือขนาดเท่าเท็กซัส
วิธีแก้ปัญหาที่หรูหรากว่ามากในการถอดรหัสซอร์สโค้ดของจักรวาลคือการใช้ฟิสิกส์ การขับเคลื่อนทางทฤษฎีของ Miguel Alcubierre จะบีบอัดกาลอวกาศด้านหน้าเรือของคุณและขยายออกไปด้านหลัง ดังนั้นคุณจึงสามารถเดินทางได้เร็วกว่าความเร็วแสง
มนุษยชาติจะต้องมีไอน์สไตน์อีกสองสามคนที่ทำงานในสถานที่เช่น Large Hadron Collider เพื่อแก้ปมทางทฤษฎีทั้งหมด ค่อนข้างเป็นไปได้ที่เราจะทำการค้นพบบางอย่างที่จะเปลี่ยนแปลงทุกสิ่ง แต่ความก้าวหน้าครั้งนี้ไม่น่าจะสามารถกอบกู้สถานการณ์ปัจจุบันได้ หากคุณต้องการการค้นพบเพิ่มเติม คุณต้องลงทุนเงินมากขึ้นกับสิ่งเหล่านั้น
13. มีโลกเพียงใบเดียว
เราต้องมีความกล้าที่จะอยู่เมื่อสองทศวรรษที่แล้ว นักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์ คิม สแตนลีย์ โรบินสัน ได้ร่างภาพยูโทเปียในอนาคตบนดาวอังคาร ซึ่งสร้างขึ้นโดยนักวิทยาศาสตร์จากโลกที่มีประชากรมากเกินไปและขยายออกไปมากเกินไป “Mars Trilogy” ของเขาได้ผลักดันการล่าอาณานิคมอย่างทรงพลัง แต่ในความเป็นจริง นอกจากวิทยาศาสตร์แล้ว ทำไมเราถึงพยายามดิ้นรนเพื่ออวกาศ?
ความจำเป็นในการสำรวจฝังอยู่ในยีนของเรา นี่เป็นข้อโต้แย้งเพียงอย่างเดียว - จิตวิญญาณแห่งการบุกเบิกและความปรารถนาที่จะค้นหาจุดประสงค์ของเรา “ไม่กี่ปีที่ผ่านมา ความฝันที่จะพิชิตอวกาศได้ครอบงำจินตนาการของเรา” ไฮดี ฮุมเมล นักดาราศาสตร์ของ NASA เล่า - เราพูดภาษาของนักสำรวจอวกาศผู้กล้าหาญ แต่ทุกอย่างเปลี่ยนไปหลังจากสถานี New Horizons ในเดือนกรกฎาคม 2558 ความหลากหลายของโลกในระบบสุริยะได้เปิดกว้างต่อหน้าเราแล้ว”
แล้วชะตากรรมและจุดประสงค์ของมนุษยชาติล่ะ? นักประวัติศาสตร์รู้ดีกว่า การขยายตัวของฝั่งตะวันตกเป็นการยึดครองดินแดน และนักสำรวจผู้ยิ่งใหญ่ก็เข้ามาเพื่อทรัพยากรหรือสมบัติเป็นหลัก ความอยากเดินทางของมนุษย์แสดงออกมาเพื่อสนองความต้องการทางการเมืองหรือเศรษฐกิจเท่านั้น
แน่นอนว่าการทำลายล้างโลกที่กำลังจะเกิดขึ้นอาจเป็นแรงจูงใจ ใช้ทรัพยากรของโลกให้หมด เปลี่ยนสภาพอากาศ และอวกาศจะกลายเป็นความหวังเดียวในการอยู่รอด
แต่นี่เป็นแนวความคิดที่อันตราย สิ่งนี้ก่อให้เกิดอันตรายทางศีลธรรม ผู้คนคิดว่าถ้าเราทำได้ เราสามารถเริ่มต้นจากศูนย์ที่ไหนสักแห่งบนดาวอังคารได้ นี่เป็นการตัดสินที่ผิด
เท่าที่เรารู้ โลกเป็นสถานที่เดียวในจักรวาลที่เรารู้จัก และหากเราจะจากโลกนี้ไป นี่ควรเป็นความปรารถนาของเรา ไม่ใช่ผลของสถานการณ์ที่สิ้นหวัง
อุตสาหกรรมอวกาศทั้งหมดและ ROSCOSMOS กำลังทำงานเพื่อนำเทคโนโลยีอวกาศมาสู่การแพทย์ Lenta.ru พิจารณาว่าสิ่งประดิษฐ์และการพัฒนาใดจากอวกาศที่ช่วยรักษาชีวิตและปรับปรุงสุขภาพหลังจากการเจ็บป่วยร้ายแรง
ผลลัพธ์ที่รวดเร็ว
องค์กรที่รวมอยู่ใน ROSCOSMOS ยังช่วยแก้ปัญหาทางการแพทย์อีกด้วย ตัวอย่างเช่น สถาบันวิจัยเครื่องมือวัดอวกาศได้สร้างเครื่องวิเคราะห์ที่เป็นเอกลักษณ์ "BIOFOT-311": ด้วยความช่วยเหลือ คุณสามารถทำการตรวจเลือดอย่างรวดเร็วทั้งในอวกาศและบนโลก โดยทั่วไป มีจุดประสงค์เพื่อการศึกษาทางชีวเคมีในซีรั่มและพลาสมาในเลือด ปัสสาวะ รวมถึงของเหลวทางชีวเคมีอื่นๆ ในทันที และมีวัตถุประสงค์เพื่อใช้อย่างแพร่หลาย
นอกจากนี้ สถาบันวิจัยเคพียังได้พัฒนาอุปกรณ์ตรวจชิ้นเนื้อที่มีลักษณะคล้ายปืนพกซึ่งมีไว้สำหรับการวินิจฉัย (ชิ้นเนื้อ) ของอวัยวะภายในโดยนำตัวอย่างเนื้อเยื่อไปวิเคราะห์ทางเนื้อเยื่อวิทยาและโดยเฉพาะอย่างยิ่งการระบุสาเหตุของการก่อตัวทางพยาธิวิทยาใน โครงสร้างของอวัยวะประเมินประสิทธิผลของมาตรการรักษา ก่อนหน้านี้เทคโนโลยีดังกล่าวถูกนำมาใช้ในเวชศาสตร์อวกาศโดยเฉพาะ แต่ตอนนี้สามารถบูรณาการเข้ากับการแพทย์ทางโลกได้สำเร็จและมีประสิทธิภาพ
ซีลวงโคจร
เทคโนโลยีขั้นสูง รวมถึงเทคโนโลยีทางการแพทย์ มักได้รับการทดสอบในอวกาศ ดังนั้น United Rocket and Space Corporation ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ ROSCOSMOS จึงได้ลงนามในข้อตกลงกับบริษัท 3D Bioprinting Solutions (ผู้อยู่อาศัยใน Skolkovo) เพื่อสร้างเครื่องพิมพ์ชีวภาพที่มีเอกลักษณ์เฉพาะสำหรับการสร้างเนื้อเยื่อชีวภาพแบบแม่เหล็กของเนื้อเยื่อและโครงสร้างอวัยวะในสภาวะแรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์บน สถานีอวกาศนานาชาติ (ISS)
การสร้างเครื่องพิมพ์ชีวภาพแบบแม่เหล็กจะทำให้สามารถพิมพ์เนื้อเยื่ออวกาศและโครงสร้างอวัยวะที่มีความไวต่อผลกระทบของรังสีคอสมิก - อวัยวะของเซนติเนล (เช่น ต่อมไทรอยด์) เพื่อตรวจติดตามผลกระทบด้านลบของรังสีคอสมิกในระหว่างการพำนักระยะยาว ในอวกาศและการพัฒนามาตรการรับมือเชิงป้องกัน ในอนาคต เทคโนโลยีการพิมพ์ทางชีวภาพแบบแม่เหล็กสามมิติสามารถใช้เพื่อแก้ไขความเสียหายต่อเนื้อเยื่อและอวัยวะของนักบินอวกาศในระหว่างการบินในอวกาศระยะยาว บนโลกเทคโนโลยีดังกล่าวสามารถนำไปใช้เพื่อพิมพ์เนื้อเยื่อและอวัยวะของมนุษย์ได้รวดเร็วยิ่งขึ้น มีการวางแผนว่าเครื่องพิมพ์ชีวภาพจะพร้อมส่งขึ้นบนสถานีอวกาศนานาชาติภายในปี 2561 งานทั้งหมดในการเตรียมและดำเนินการทดลองจะดำเนินการโดยความร่วมมืออย่างใกล้ชิดกับ PJSC RSC Energia และศูนย์วิทยาศาสตร์แห่งรัฐ IMPB RAS
ไม่ใช่แค่โครงกระดูกภายนอกเท่านั้น
แม้กระทั่งก่อนที่ยูริ กาการินจะถูกปล่อยสู่อวกาศ ก็เห็นได้ชัดว่าในระหว่างการบิน บุคคลนั้นต้องพบกับภาระอันใหญ่โต และเมื่อกลับมายังโลก นักบินอวกาศจะต้องได้รับการฟื้นฟูโดยใช้การพัฒนาพิเศษ ความจริงก็คือ เนื่องจากอยู่ในสภาพไร้น้ำหนัก การทำงานของมอเตอร์ของนักบินอวกาศจึงไวต่อการย่อยสลายมากที่สุด เหตุผลก็คือการขาดแรงโน้มถ่วงเพราะมันเป็นปัจจัยที่ทำให้เรามีโครงกระดูกที่ทรงพลัง ระบบกล้ามเนื้อที่พัฒนาแล้ว และระบบกล้ามเนื้อและกระดูก
ยิ่งไปกว่านั้น เมื่อการสำรวจนอกโลกใช้เวลานานขึ้นเรื่อยๆ จึงต้องพิจารณาระยะเวลาการฟื้นตัวให้รอบคอบมากขึ้นเรื่อยๆ ทุกอย่างเริ่มต้นจากเทคโนโลยีที่ลูกเรือสามารถใช้ในสภาวะไร้น้ำหนักและพื้นที่จำกัด การพัฒนาอย่างแรกๆ ก็คือชุด Penguin ซึ่งมีจุดมุ่งหมายเพื่อสร้างภาระตามแนวแกนของระบบกล้ามเนื้อและกระดูกและชดเชยการขาดการสนับสนุนและการทำงานของนักบินอวกาศ ผู้เชี่ยวชาญจากสถาบันปัญหาชีวการแพทย์ของ Russian Academy of Sciences ได้สร้างชุดดังกล่าวขึ้นในช่วงปลายทศวรรษ 1960 และทำการทดสอบครั้งแรกในสภาพอวกาศในปี 1971
ในช่วงต้นทศวรรษ 1990 นักวิจัยชาวรัสเซียตัดสินใจดัดแปลง Penguin เพื่อใช้ในการรักษาและฟื้นฟูผู้ป่วยที่มีความผิดปกติของการเคลื่อนไหว เช่น สมองพิการ ต้นแบบแรกที่สร้างขึ้นมีชื่อว่า "อเดล" และใช้เพื่อรักษาเด็กที่เป็นโรคสมองพิการ ชุดนี้ยังช่วยให้คุณพัฒนาทักษะการเดินที่ถูกต้องและรวบรวมแบบแผนมอเตอร์ใหม่ฟื้นฟูการเชื่อมต่อการทำงานและเพิ่มรางวัลของเนื้อเยื่อที่เกี่ยวข้อง
นอกจากนี้ คำถามเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วเกี่ยวกับการสร้างชุดสูทที่จะช่วยฟื้นฟูการทำงานของมอเตอร์ให้กับผู้ที่ได้รับบาดเจ็บจากโรคหลอดเลือดสมองหรือบาดแผลที่สมอง และเป็นผลจากอาการอัมพาตและอัมพาต เพื่อจุดประสงค์นี้ ชุดแพทย์สำหรับการโหลดตามแนวแกน Regent จึงถูกสร้างขึ้นโดยอิงจากการพัฒนาก่อนหน้านี้และการใช้องค์ความรู้ใหม่
ระบบทำงานดังนี้: ชุดสร้างหรือเพิ่มภาระตามยาวของโครงสร้างโครงกระดูกและเพิ่มภาระของกล้ามเนื้อเมื่อทำการเคลื่อนไหวซึ่งในทางกลับกันจะช่วยปรับปรุงการควบคุมกระบวนการเผาผลาญ นอกจากนี้ “รีเจ้นท์” ยังชดเชยการขาดการทำงานของการรับรู้ความรู้สึก จึงส่งเสริมการฟื้นฟูสมรรถภาพผู้ป่วยทั้งหมดหรือบางส่วน
ชุดนี้ผ่านการทดสอบอย่างกว้างขวางกับผู้ป่วยหลายร้อยรายในสถาบันรองจาก Russian Academy of Sciences และกระทรวงสาธารณสุข ด้วยเหตุนี้นักวิจัยจึงพบว่า "รีเจนท์" มีผลเชิงบวกไม่เพียง แต่ต่อมอเตอร์เท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อการทำงานของจิตใจที่สูงขึ้นด้วย! ดังนั้นในผู้ป่วยจำนวนมาก หลังจากใช้เป็นประจำ คำพูดและสมาธิจะกลับคืนมาเร็วขึ้นมาก
รูปถ่าย: การบริหารงานของประธานาธิบดีแห่งสหพันธรัฐรัสเซีย, โรงพยาบาลคลินิกสถาบันงบประมาณของรัฐบาลกลางหมายเลข 1
แต่ศูนย์เวชศาสตร์อวกาศไม่ได้หยุดอยู่แค่นั้น - ที่นั่นเพื่อการฟื้นฟูนักบินอวกาศ พวกเขาได้สร้างอุปกรณ์ Corvit ซึ่งเลียนแบบปฏิกิริยารองรับของเท้ามนุษย์ ความพิเศษของอุปกรณ์คือช่วยให้คุณสามารถจำลองตัวบ่งชี้ผลกระทบทางกายภาพที่เท้าขณะเดิน: ปริมาณแรงกด ลักษณะเวลา วิธีการกระตุ้นการสนับสนุนบนพื้นฐานของการสร้าง Corvit นั้นมีประโยชน์ไม่เพียง แต่สำหรับนักบินอวกาศเท่านั้น แต่ยังสำหรับผู้ป่วยทั้งกลุ่มด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มันถูกใช้สำหรับการฟื้นฟูที่ซับซ้อนของผู้ป่วยสมองพิการ เนื่องจาก Corvit ช่วยให้การยืนและการเดินเป็นปกติสูงสุด ปรับปรุงการประสานงานและฟื้นฟูความสมดุลของกล้ามเนื้อกล้ามเนื้องอและกล้ามเนื้อยืด
นอกจากนี้ แพทย์และผู้ป่วยยังมีเครื่องจำลองและอุปกรณ์อื่น ๆ มากมายที่ช่วยในการฟื้นฟูและกลับสู่ชีวิตปกติ
กระตุ้นเต็มที่
เทคโนโลยีที่น่าสนใจอีกประการหนึ่งที่เคยใช้ในเวชศาสตร์อวกาศโดยเฉพาะคือการกระตุ้นด้วยไฟฟ้าความถี่ต่ำ ในขั้นต้นวิธีนี้ได้รับการพัฒนาเพื่อป้องกันผลกระทบด้านลบจากการอยู่ในอวกาศในร่างกายมนุษย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเรากำลังพูดถึงการฟื้นฟูและรักษาความสามารถในการทำงานของกล้ามเนื้อมนุษย์ภายใต้สภาวะของภาวะ hypokinesia และสภาวะไร้น้ำหนัก
เพื่อแก้ปัญหานี้ นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาชุดอุปกรณ์ครบครันและเครื่องกระตุ้นไฟฟ้าแบบพกพา การทดสอบครั้งแรกเกิดขึ้นที่สถานี Mir ต่อมาวิธีการดังกล่าวได้พิสูจน์ตัวเองอย่างสมบูรณ์และ ROSCOSMOS ยังคงใช้อุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องบน ISS
นอกจากนี้ การกระตุ้นด้วยไฟฟ้าความถี่ต่ำยังประสบความสำเร็จในการใช้บนโลกเพื่อรักษาผู้ป่วยโรคที่กระทบกระเทือนจิตใจ รวมถึงผู้ที่ประสบปัญหาต่างๆ เกี่ยวกับระบบกล้ามเนื้อและกระดูก สิ่งที่เกี่ยวข้องโดยเฉพาะอย่างยิ่งในแง่นี้คือความสามารถในการรักษาและฟื้นฟูคุณสมบัติของกล้ามเนื้อในผู้ป่วยที่ถูกตรึงบางส่วนหรือทั้งหมดผ่านวิธีการนี้ เทคโนโลยีเหล่านี้ยังนำไปใช้อย่างแข็งขันในเวชศาสตร์การกีฬาอีกด้วย
บินกันเถอะ!
แม้แต่ตอนฝึกนักบินอวกาศคนแรก นักวิจัยยังต้องเผชิญกับความจำเป็นในการจำลองภาวะไร้น้ำหนักบนโลก ผลของกิจกรรมประการหนึ่งคือการพัฒนาวิธีการแช่แบบแห้งซึ่งใช้สำหรับการฝึกอบรมและการฟื้นฟูนักบินอวกาศในภายหลัง โดยเฉพาะอย่างยิ่งการใช้อ่างอาบน้ำแบบแช่ตัวนั้นได้รับความนิยมเป็นพิเศษ
การใช้งานส่งเสริมการผ่อนคลายกล้ามเนื้อช่วยกำจัดอาการกระตุกและฟื้นฟูกล้ามเนื้อ นอกจากนี้ การอาบน้ำแบบแช่ตัวยังมีประโยชน์ในการกำจัดอาการซึมเศร้า บวม และปวด และยังส่งผลต่อการระบายหัวใจและลดความดันโลหิตอีกด้วย
เมื่อเร็ว ๆ นี้คอมเพล็กซ์ดังกล่าวได้ถูกนำมาใช้เพื่อการฟื้นฟูและรักษาทารกที่คลอดก่อนกำหนด แต่ก่อนหน้านี้ อ่างแช่น้ำเริ่มถูกนำมาใช้เพื่อการบำบัดบูรณะในด้านจิตวิทยาวิทยา การบาดเจ็บ ศัลยกรรมกระดูก และด้านอื่น ๆ
อันตรายและอื่น ๆ
นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย โดยได้รับการสนับสนุนจาก ROSCOSMOS ได้พัฒนาเครื่องผลิตออกซิเจนแบบดูดซับทางการแพทย์ เพื่อสร้างบรรยากาศที่อุดมด้วยออกซิเจนโดยตรงจากอากาศโดยรอบ เช่น ภายในอาคาร ในปัจจุบัน เจ้าหน้าที่กู้ภัยและบริการฉุกเฉินอื่นๆ มักใช้อุปกรณ์นี้ในระหว่างการดมยาสลบและการช่วยชีวิต
นอกจากนี้ ตัวแทนของเวชศาสตร์ขั้นสูงยังมีเครื่องกำเนิดออกซิเจนเทอร์โมเคมีซึ่งเดิมสร้างขึ้นเพื่อเป็นแหล่งออกซิเจนสำรองในภารกิจที่มีคนขับในกรณีที่ระบบการผลิตออกซิเจนหลักล้มเหลว ปัจจุบันเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเหล่านี้ถูกใช้โดยกระทรวงกลาโหม กระทรวงสถานการณ์ฉุกเฉิน และกระทรวงกิจการภายในของรัสเซีย
เพื่อจัดหาออกซิเจนสำรองให้กับสถานีอวกาศ คอมเพล็กซ์ Courier จึงได้รับการพัฒนา ซึ่งปัจจุบันมีการใช้อย่างแข็งขันในเวชศาสตร์ภัยพิบัติเพื่อรับออกซิเจนจากอากาศโดยรอบ ในเวลาเดียวกัน คอมเพล็กซ์สามารถผลิตออกซิเจนได้โดยตรง ณ จุดที่มีการบริโภค และไม่ต้องการวัสดุสิ้นเปลืองสำรอง
ในที่สุด นักวิจัยชาวรัสเซียได้สร้างอุปกรณ์ “มาลิช” เพื่อช่วยเหลือบุคคลในวัตถุที่มีคนอาศัยอยู่และปิดสนิท เช่น ในห้องโดยสารของยานอวกาศ อุปกรณ์นี้มีพื้นฐานมาจากแนวคิดในการสร้างสภาพแวดล้อมของก๊าซเทียม และตอนนี้กำลังได้รับการแนะนำให้ใช้งานโดยบริการระดับเอ็กซ์ตรีม
ดังนั้นอวกาศจึงอยู่ใกล้กว่าที่คิดไว้มาก เพราะช่วยรักษาผู้คนและช่วยชีวิตพวกเขาได้ และ ROSCOSMOS และพันธมิตรในภารกิจอันสูงส่งนี้ไม่ได้หยุดเพียงแค่นั้นและก้าวไปข้างหน้า
ชีววิทยาและการแพทย์อวกาศ เช่นเดียวกับอวกาศโดยทั่วไป จะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อศักยภาพทางวิทยาศาสตร์และเศรษฐกิจของประเทศขึ้นถึงจุดสูงสุดของโลกเท่านั้น
หนึ่งในผู้เชี่ยวชาญชั้นนำด้านชีววิทยาอวกาศและการแพทย์คือนักวิชาการ Oleg Georgievich Gazenko ในปี 1956 เขาถูกรวมอยู่ในกลุ่มนักวิทยาศาสตร์ที่ได้รับมอบหมายให้ให้การสนับสนุนทางการแพทย์สำหรับการบินอวกาศในอนาคต ตั้งแต่ปี 1969 Oleg Georgievich เป็นหัวหน้าสถาบันปัญหาทางการแพทย์และชีววิทยาของกระทรวงสาธารณสุขของสหภาพโซเวียต
O. Gazenko พูดถึงการพัฒนาชีววิทยาอวกาศและเวชศาสตร์อวกาศเกี่ยวกับปัญหาที่ผู้เชี่ยวชาญแก้ไข
ยาอวกาศ
บางครั้งพวกเขาถามว่า: ชีววิทยาอวกาศและเวชศาสตร์อวกาศเริ่มต้นที่ไหน? และในการตอบสนอง บางครั้งคุณสามารถได้ยินและอ่านว่ามันเริ่มต้นด้วยความกลัว โดยมีคำถามเช่น บุคคลจะสามารถหายใจ กิน นอนหลับ ฯลฯ ในสภาวะแรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์ได้หรือไม่
แน่นอนว่าคำถามเหล่านี้ก็เกิดขึ้น แต่ถึงกระนั้น สิ่งต่างๆ ก็แตกต่างไปจากในยุคของการค้นพบทางภูมิศาสตร์ครั้งใหญ่ เมื่อกะลาสีเรือและนักเดินทางออกเดินทางโดยไม่รู้ว่ามีอะไรรออยู่บ้าง โดยพื้นฐานแล้วเรารู้ดีว่ามีอะไรรอมนุษย์อยู่ในอวกาศ และความรู้นี้ได้รับการพิสูจน์มาอย่างดี
ชีววิทยาอวกาศและเวชศาสตร์อวกาศไม่ได้เริ่มต้นจากที่ไหนเลย พวกเขาเติบโตจากชีววิทยาทั่วไปและซึมซับประสบการณ์ด้านนิเวศวิทยา ภูมิอากาศวิทยา และสาขาวิชาอื่นๆ รวมถึงสาขาวิชาทางเทคนิคด้วย การวิเคราะห์ทางทฤษฎีที่เกิดขึ้นก่อนการบินของยูริ กาการินนั้นมาจากข้อมูลจากการบิน การแพทย์ทางทะเล และใต้น้ำ นอกจากนี้ยังมีข้อมูลการทดลอง
ย้อนกลับไปในปี 1934 ครั้งแรกที่นี่และหลังจากนั้นเล็กน้อยในสหรัฐอเมริกา มีความพยายามในการศึกษาอิทธิพลของชั้นบรรยากาศชั้นบนที่มีต่อสิ่งมีชีวิต โดยเฉพาะอย่างยิ่งต่อกลไกการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของแมลงวันผลไม้ การบินครั้งแรกของสัตว์ต่างๆ เช่น หนู กระต่าย สุนัข บนจรวดธรณีฟิสิกส์ ย้อนกลับไปในปี 1949 ในการทดลองเหล่านี้ อิทธิพลต่อสิ่งมีชีวิตไม่เพียงได้รับการศึกษาไม่เพียงแต่ในสภาวะของชั้นบรรยากาศชั้นบนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการบินของจรวดด้วย
การกำเนิดของวิทยาศาสตร์
เป็นเรื่องยากเสมอที่จะระบุวันเกิดของวิทยาศาสตร์ใด ๆ เมื่อวานนี้พวกเขาบอกว่ายังไม่มีอยู่จริง แต่วันนี้มันปรากฏขึ้น แต่ในขณะเดียวกันในประวัติศาสตร์ของความรู้สาขาใดก็ตามก็มีเหตุการณ์ที่บ่งบอกถึงการก่อตัว
และเช่นเดียวกับที่กล่าวว่างานของกาลิเลโอถือได้ว่าเป็นจุดเริ่มต้นของฟิสิกส์ทดลองดังนั้นการบินในวงโคจรของสัตว์จึงเป็นจุดกำเนิดของชีววิทยาอวกาศ - ทุกคนคงจำสุนัขไลก้าได้ซึ่งถูกส่งไปในอวกาศบนดาวเทียมโลกเทียมโซเวียตดวงที่สองใน 2500.
จากนั้นมีการทดสอบทางชีววิทยาอีกชุดหนึ่งบนเรือดาวเทียม ซึ่งทำให้สามารถศึกษาปฏิกิริยาของสัตว์ต่อสภาพการบินในอวกาศ สังเกตพวกมันหลังการบิน และศึกษาผลที่ตามมาทางพันธุกรรมในระยะยาว
ดังนั้นในฤดูใบไม้ผลิปี 2504 เรารู้ว่าคน ๆ หนึ่งจะสามารถบินอวกาศได้ - การวิเคราะห์เบื้องต้นแสดงให้เห็นว่าทุกอย่างควรจะเรียบร้อยดี และอย่างไรก็ตาม เนื่องจากเรากำลังพูดถึงบุคคลหนึ่ง ทุกคนจึงต้องการการรับประกันในกรณีที่เกิดสถานการณ์ที่ไม่คาดฝัน
ดังนั้นเที่ยวบินแรกจึงได้เตรียมตาข่ายนิรภัยและแม้กระทั่งการประกันภัยต่อหากคุณต้องการ และที่นี่เป็นไปไม่ได้เลยที่จะไม่จำ Sergei Pavlovich Korolev ใครๆ ก็สามารถจินตนาการได้ว่าหัวหน้าผู้ออกแบบมีงานและความกังวลมากมายเพียงใดในขณะที่เขาเตรียมการบินครั้งแรกสู่อวกาศโดยมีคนประจำ
อย่างไรก็ตาม เขาได้เจาะลึกรายละเอียดทั้งหมดของบริการการบินทางการแพทย์และชีวภาพ โดยดูแลความน่าเชื่อถือสูงสุด ดังนั้นยูริ Alekseevich Gagarin ซึ่งเที่ยวบินควรจะใช้เวลาหนึ่งชั่วโมงครึ่งและโดยทั่วไปสามารถทำได้โดยไม่มีอาหารและน้ำได้รับอาหารและเสบียงที่จำเป็นอื่น ๆ เป็นเวลาหลายวัน และพวกเขาก็ทำสิ่งที่ถูกต้อง
เหตุผลก็คือเราไม่มีข้อมูลเพียงพอในตอนนั้น ตัวอย่างเช่น พวกเขารู้ดีว่าในภาวะแรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์ ความผิดปกติของอุปกรณ์ขนถ่ายอาจเกิดขึ้นได้ แต่ก็ไม่ชัดเจนว่าพวกเขาจะเป็นไปตามที่เราจินตนาการไว้หรือไม่
อีกตัวอย่างหนึ่งคือรังสีคอสมิก พวกเขารู้ว่ามันมีอยู่จริง แต่ในตอนแรกมันอันตรายแค่ไหนที่จะระบุได้ ในช่วงแรกนั้น การศึกษาอวกาศรอบนอกและการสำรวจโดยมนุษย์ดำเนินไปในทิศทางคู่ขนาน คุณสมบัติของอวกาศยังไม่ได้รับการศึกษาทั้งหมด แต่การบินได้เริ่มขึ้นแล้ว
ดังนั้นการป้องกันรังสีบนเรือจึงมีพลังมากกว่าสภาวะจริงที่ต้องการ ในที่นี้ ฉันอยากจะเน้นย้ำว่างานทางวิทยาศาสตร์ในชีววิทยาอวกาศตั้งแต่เริ่มแรกนั้นวางอยู่บนพื้นฐานทางวิชาการที่มั่นคง แนวทางในการพัฒนาปัญหาที่ดูเหมือนจะประยุกต์เหล่านี้ถือเป็นพื้นฐานมาก
การพัฒนาชีววิทยาอวกาศ
นักวิชาการ V.A. Engelhardt ซึ่งในเวลานั้นเป็นนักวิชาการ - เลขาธิการภาควิชาชีววิทยาทั่วไปของ USSR Academy of Sciences ได้ทุ่มเทความพยายามและความสนใจอย่างมากในการให้ชีววิทยาอวกาศและเวชศาสตร์อวกาศเป็นการเริ่มต้นที่ดี
นักวิชาการ N. M. Sissakyan ช่วยได้มากในการขยายการวิจัยและสร้างทีมและห้องปฏิบัติการใหม่: ด้วยความคิดริเริ่มของเขาในช่วงต้นทศวรรษที่ 60 ห้องปฏิบัติการ 14 แห่งของสถาบันการศึกษาต่างๆ ทำงานในสาขาชีววิทยาอวกาศและเวชศาสตร์อวกาศและมีการรวมตัวของบุคลากรทางวิทยาศาสตร์ที่เข้มแข็ง ในพวกเขา
นักวิชาการ V. N. Chernigovsky มีส่วนช่วยอย่างมากในการพัฒนาชีววิทยาอวกาศและเวชศาสตร์อวกาศ ในฐานะรองประธานสถาบันวิทยาศาสตร์การแพทย์แห่งสหภาพโซเวียต เขามีส่วนร่วมกับนักวิทยาศาสตร์หลายคนจากสถาบันการศึกษาของเขาในการพัฒนาปัญหาเหล่านี้
ผู้นำทันทีของการทดลองครั้งแรกในชีววิทยาอวกาศคือนักวิชาการ V.V. Parin ซึ่งศึกษาปัญหาทางสรีรวิทยาอวกาศโดยเฉพาะและศาสตราจารย์ V.I. Yazdovsky จำเป็นต้องจำผู้อำนวยการคนแรกของสถาบันปัญหาการแพทย์และชีววิทยาศาสตราจารย์ A.V. Lebedinsky
จากจุดเริ่มต้นงานนี้นำโดยนักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงและสิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่ามีองค์กรการวิจัยที่ดีและผลที่ตามมาคือความลึกและความแม่นยำของการมองการณ์ไกลทางทฤษฎีซึ่งได้รับการยืนยันอย่างสมบูรณ์แบบจากการฝึกบินในอวกาศ
สามคนสมควรได้รับการกล่าวถึงเป็นพิเศษ
— นี่เป็นการทดลองทางชีววิทยาบนดาวเทียมประดิษฐ์ดวงที่สอง ซึ่งแสดงให้เห็นว่าสิ่งมีชีวิตในยานอวกาศสามารถอยู่ในอวกาศได้โดยไม่เป็นอันตรายต่อตัวมันเอง
— นี่คือการบินของยูริกาการินซึ่งแสดงให้เห็นว่าอวกาศไม่มีผลกระทบด้านลบต่อทรงกลมทางอารมณ์และจิตใจของบุคคล (และมีความกังวลเช่นนี้) ซึ่งบุคคลเช่นเดียวกับบนโลกสามารถคิดและทำงานในอวกาศได้ เที่ยวบิน.
“ และในที่สุดนี่คือการเดินอวกาศของ Alexei Leonov: ชายในชุดอวกาศพิเศษเคยทำงานนอกเรือและ - สิ่งสำคัญที่นักวิทยาศาสตร์สนใจ - มุ่งเน้นไปที่อวกาศอย่างมั่นใจ
การลงจอดของนักบินอวกาศชาวอเมริกันบนพื้นผิวดวงจันทร์ควรรวมอยู่ในหมวดหมู่นี้ด้วย โครงการอพอลโลยังยืนยันแนวคิดบางประการที่พัฒนาขึ้นตามทฤษฎีบนโลกด้วย
ตัวอย่างเช่น ธรรมชาติของการเคลื่อนไหวของมนุษย์บนดวงจันทร์ซึ่งมีแรงโน้มถ่วงน้อยกว่าบนโลกมากได้รับการยืนยันแล้ว การปฏิบัติยังยืนยันข้อสรุปทางทฤษฎีด้วยว่าการบินอย่างรวดเร็วผ่านแถบรังสีที่อยู่รอบโลกไม่เป็นอันตรายต่อมนุษย์
“การฝึกฝน” ฉันไม่ได้หมายถึงแค่คนบินเท่านั้น นำหน้าด้วยการบินของสถานีอัตโนมัติของเราเช่น "Luna" และ "Zond" และ "Surveyers" ของอเมริกา ซึ่งตรวจสอบสถานการณ์อย่างละเอียดทั้งบนเส้นทางและบนดวงจันทร์
โดยวิธีการที่สิ่งมีชีวิตบินไปรอบดวงจันทร์บนยานสำรวจและกลับมายังโลกอย่างปลอดภัย ดังนั้นเที่ยวบินของผู้คนไปยังดาวกลางคืนของเราจึงได้รับการจัดเตรียมโดยพื้นฐานมาก
ดังที่เห็นได้จากตัวอย่างที่ให้ไว้ คุณลักษณะที่เป็นลักษณะเฉพาะที่สุดของช่วงแรกของชีววิทยาอวกาศคือการค้นหาคำตอบสำหรับคำถามพื้นฐาน ทุกวันนี้ เมื่อได้รับคำตอบเหล่านี้และคำตอบที่มีรายละเอียดค่อนข้างมากเป็นส่วนใหญ่ การค้นหาก็เจาะลึกมากขึ้น
ค่าใช้จ่ายในการบินอวกาศ
เวทีสมัยใหม่มีลักษณะเฉพาะด้วยการศึกษาอย่างละเอียดถี่ถ้วนยิ่งขึ้นเกี่ยวกับกระบวนการทางชีววิทยา ชีวฟิสิกส์ และชีวเคมีขั้นพื้นฐานเชิงลึกที่เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตภายใต้สภาวะการบินในอวกาศ และไม่ใช่แค่การศึกษาเท่านั้น แต่ยังพยายามจัดการกระบวนการเหล่านี้ด้วย
เราจะอธิบายเรื่องนี้ได้อย่างไร?
การบินของบุคคลสู่อวกาศบนจรวดนั้นไม่ได้สนใจกับสภาพของร่างกาย แน่นอนว่าความสามารถในการปรับตัวนั้นยอดเยี่ยมและยืดหยุ่นเป็นพิเศษ แต่ก็ไม่จำกัด
ยิ่งกว่านั้นคุณจะต้องจ่ายเงินสำหรับอุปกรณ์ใด ๆ เสมอ สมมติว่าสุขภาพของคุณจะคงที่ในระหว่างเที่ยวบิน แต่ประสิทธิภาพในการทำงานของคุณจะลดลง
คุณจะปรับตัวเข้ากับ "ความเบาที่ไม่ธรรมดา" ในสภาวะไร้น้ำหนัก แต่คุณจะสูญเสียความแข็งแรงของกล้ามเนื้อและความแข็งแรงของกระดูก... ตัวอย่างเหล่านี้อยู่เพียงผิวเผิน แต่เห็นได้ชัดว่ากระบวนการชีวิตลึก ๆ ก็เป็นไปตามกฎนี้เช่นกัน (และมีหลักฐานในเรื่องนี้) การปรับตัวของพวกเขาไม่ชัดเจนนักในเที่ยวบินระยะสั้นอาจไม่ปรากฏเลย แต่เที่ยวบินจะยาวขึ้นเรื่อย ๆ
ค่าธรรมเนียมสำหรับอุปกรณ์ดังกล่าวคืออะไร? ฉันสามารถเห็นด้วยหรือไม่เป็นที่พึงปรารถนา? ตัวอย่างเช่นเป็นที่ทราบกันดีว่าจำนวนเม็ดเลือดแดง - เซลล์เม็ดเลือดแดงที่มีออกซิเจน - ลดลงในเลือดของนักบินอวกาศระหว่างการบิน ลดลงเล็กน้อยไม่อันตรายแต่เป็นเที่ยวบินระยะสั้น กระบวนการนี้จะดำเนินต่อไปในเที่ยวบินที่ยาวนานได้อย่างไร?
จำเป็นต้องรู้ทั้งหมดนี้เพื่อสร้างระบบป้องกันเชิงป้องกัน และด้วยเหตุนี้จึงขยายความสามารถของบุคคลในการใช้ชีวิตและทำงานในอวกาศ และไม่เพียงแต่สำหรับนักบินอวกาศ - ผู้ที่ได้รับการคัดเลือกและฝึกฝนเป็นพิเศษ แต่ยังสำหรับนักวิทยาศาสตร์ วิศวกร คนทำงาน และบางทีอาจเป็นศิลปินด้วย
แนวคิดเรื่อง "เวชศาสตร์อวกาศและชีววิทยา" กำลังลึกซึ้งยิ่งขึ้น ตามแผนนี้เป็นวิทยาศาสตร์ประยุกต์ที่พัฒนาคำแนะนำ วิธีการ และเทคนิคสำหรับพฤติกรรมของมนุษย์ในอวกาศโดยใช้ข้อมูลทางชีววิทยาทั่วไป ตอนแรกมันก็เป็นเช่นนั้น แต่ตอนนี้เป็นที่ชัดเจนว่าชีววิทยาอวกาศและเวชศาสตร์อวกาศไม่ใช่อนุพันธ์ของชีววิทยาทั่วไป แต่ชีววิทยาทั้งหมดโดยรวมเป็นเพียงการศึกษาสิ่งมีชีวิตในสภาวะพิเศษของการดำรงอยู่
ผลประโยชน์ร่วมกันของวิทยาศาสตร์
ท้ายที่สุดแล้วทุกสิ่งที่บุคคลทำบนโลกเขาเริ่มทำในอวกาศ: เขากิน, นอน, ทำงาน, พักผ่อนบนเที่ยวบินที่ห่างไกลมาก ผู้คนจะเกิดและตาย - กล่าวอีกนัยหนึ่งบุคคลเริ่มอาศัยอยู่ในอวกาศใน ความรู้สึกทางชีววิทยาที่สมบูรณ์ ดังนั้นตอนนี้เราอาจไม่พบความรู้ทางชีววิทยาและการแพทย์เพียงส่วนเดียวที่ไม่สนใจเรา
เป็นผลให้ขนาดของการวิจัยเพิ่มขึ้น: หากนักวิทยาศาสตร์หลายสิบคนมีส่วนร่วมในขั้นตอนแรกของชีววิทยาอวกาศและเวชศาสตร์อวกาศตอนนี้มีสถาบันหลายร้อยแห่งและผู้เชี่ยวชาญหลายพันคนจากโปรไฟล์ที่หลากหลายและบางครั้งก็ไม่คาดคิดเมื่อมองแวบแรก ได้เข้าสู่วงโคจรของมันแล้ว
นี่คือตัวอย่าง: สถาบันการปลูกถ่ายอวัยวะและเนื้อเยื่อซึ่งนำโดยศาสตราจารย์ศัลยแพทย์ชื่อดัง V.I. Shumakov ดูเหมือนว่าอะไรจะเหมือนกันระหว่างการศึกษาสิ่งมีชีวิตที่มีสุขภาพดีภายใต้เงื่อนไขพิเศษของการบินอวกาศกับการวัดผลที่รุนแรงในการช่วยชีวิตผู้ป่วยที่สิ้นหวังด้วยการปลูกถ่ายอวัยวะ แต่มีบางอย่างที่เหมือนกัน
ประเด็นที่มีผลประโยชน์ร่วมกันเกี่ยวข้องกับปัญหาภูมิคุ้มกัน - การป้องกันตามธรรมชาติของร่างกายต่อผลกระทบของแบคทีเรีย จุลินทรีย์ และสิ่งแปลกปลอมอื่น ๆ เป็นที่ยอมรับกันว่าในระหว่างการบินในอวกาศ การป้องกันทางภูมิคุ้มกันของร่างกายจะอ่อนแอลง มีสาเหตุหลายประการสำหรับเรื่องนี้ หนึ่งในนั้นมีดังนี้
ในชีวิตปกติ เราต้องเผชิญกับจุลินทรีย์อยู่เสมอและทุกที่ ในพื้นที่จำกัดของยานอวกาศ บรรยากาศเกือบจะปลอดเชื้อ และจุลินทรีย์ก็แย่ลงมาก ระบบภูมิคุ้มกันจะ "ว่างงาน" และ "สูญเสียรูปร่าง" ในทางปฏิบัติ เช่นเดียวกับที่นักกีฬาจะสูญเสียภูมิคุ้มกันหากไม่ได้ฝึกเป็นเวลานาน
แต่แม้ในระหว่างการปลูกถ่ายอวัยวะเพื่อให้ร่างกายไม่ปฏิเสธก็จำเป็นต้องลดระดับภูมิคุ้มกันเทียม นี่คือที่มาของคำถามทั่วไป: ร่างกายมีพฤติกรรมอย่างไรภายใต้สภาวะเหล่านี้ จะป้องกันโรคติดเชื้อได้อย่างไร..
มีอีกประเด็นหนึ่งที่มีความสนใจร่วมกัน เราเชื่อว่าเมื่อเวลาผ่านไป ผู้คนจะบินและอาศัยอยู่ในอวกาศได้นานมาก ซึ่งหมายความว่าพวกเขาสามารถป่วยได้ ดังนั้น ประการแรกจึงมีความจำเป็นที่จะต้องจินตนาการว่าโรคเหล่านี้อาจเป็นโรคประเภทใด และประการที่สอง จะต้องจัดหาอุปกรณ์วินิจฉัยและการรักษาให้กับผู้คนที่บินอยู่บนเครื่องบิน
นี่อาจเป็นยา แต่ก็อาจเป็นไตเทียมด้วย เราไม่สามารถละทิ้งความเป็นไปได้ที่เงินทุนดังกล่าวจะจำเป็นสำหรับการสำรวจระยะไกล ดังนั้นเราจึงกำลังคิดร่วมกับผู้เชี่ยวชาญจากสถาบันการปลูกถ่ายอวัยวะและเนื้อเยื่อ เกี่ยวกับวิธีการจัดหา "อะไหล่" ให้กับผู้เข้าร่วมการสำรวจอวกาศในอนาคต และสิ่งที่ "เทคโนโลยีการซ่อมแซม" ควรเป็นอย่างไร
อย่างไรก็ตาม ปฏิบัติการในอวกาศถือเป็นกรณีร้ายแรงอย่างแน่นอน บทบาทหลักจะเล่นโดยการป้องกันและป้องกันโรค โภชนาการสามารถมีบทบาทสำคัญในการจัดการการเผาผลาญและการเปลี่ยนแปลงหากเกิดขึ้น เช่นเดียวกับวิธีการลดความเครียดทางระบบประสาทและอารมณ์
อาหารที่เตรียมด้วยวิธีใดวิธีหนึ่งโดยมียาที่เหมาะสมรวมอยู่ในอาหารจะทำหน้าที่โดยไม่มีใครสังเกตเห็น ขั้นตอนดังกล่าวจะไม่มีลักษณะของการรับประทานยา เป็นเวลาหลายปีที่เราดำเนินการวิจัยที่เกี่ยวข้องกับสถาบันโภชนาการของสถาบันวิทยาศาสตร์การแพทย์ของสหภาพโซเวียตภายใต้การนำของนักวิชาการของสถาบันวิทยาศาสตร์การแพทย์ของสหภาพโซเวียต A. A. Pokrovsky
อีกตัวอย่างหนึ่ง: สถาบันกลางแห่งการบาดเจ็บและกระดูกและข้อตั้งชื่อตาม N. N. Priorov (CITO) ซึ่งนำโดยนักวิชาการของสถาบันวิทยาศาสตร์การแพทย์สหภาพโซเวียต M. V. Volkov สาขาวิชาที่สนใจคือระบบโครงกระดูกมนุษย์ ยิ่งไปกว่านั้น ไม่เพียงแต่มีการศึกษาวิธีการรักษากระดูกหักและรอยฟกช้ำ วิธีการทำขาเทียม แต่ยังรวมถึงการเปลี่ยนแปลงเนื้อเยื่อกระดูกทุกประเภทด้วย
สิ่งหลังก็สนใจเราเช่นกันเพราะการเปลี่ยนแปลงบางอย่างในเนื้อเยื่อกระดูกก็เกิดขึ้นในอวกาศเช่นกัน โดยพื้นฐานแล้ววิธีการมีอิทธิพลต่อกระบวนการเหล่านี้ซึ่งใช้ทั้งในอวกาศและในคลินิกนั้นคล้ายกันมาก
Hypokinesia ซึ่งเป็นเรื่องปกติในสมัยของเรา - ความคล่องตัวต่ำ - เด่นชัดยิ่งขึ้นในอวกาศ สภาพของบุคคลที่ลุกจากเตียงหลังจากป่วยเป็นเวลาสองเดือนนั้นเทียบได้กับสภาพของนักบินอวกาศที่กลับจากการบิน: ทั้งคู่ต้องเรียนรู้ที่จะเดินบนพื้นอีกครั้ง
ความจริงก็คือในแรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์ เลือดส่วนหนึ่งจะเคลื่อนจากส่วนล่างของร่างกายไปยังส่วนบน ไหลไปที่ศีรษะ นอกจากนี้กล้ามเนื้อที่ไม่ได้รับภาระตามปกติจะอ่อนแอลง สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นเมื่อคุณนอนอยู่บนเตียงเป็นเวลานาน เมื่อบุคคลกลับมายังโลก (หรือลุกขึ้นหลังจากเจ็บป่วยมานาน) กระบวนการตรงกันข้ามจะเกิดขึ้น - เลือดไหลจากบนลงล่างอย่างรวดเร็วซึ่งจะมีอาการวิงเวียนศีรษะและอาจทำให้เป็นลมได้
เพื่อหลีกเลี่ยงปรากฏการณ์ดังกล่าว ในระหว่างการบิน นักบินอวกาศจะโหลดกล้ามเนื้อของตนบนเครื่องจำลองพิเศษ และใช้สิ่งที่เรียกว่าระบบสุญญากาศ ซึ่งจะช่วยเคลื่อนเลือดส่วนหนึ่งไปยังครึ่งล่างของร่างกาย เมื่อกลับจากเที่ยวบิน พวกเขาสวมชุดป้องกันหลังการบินเป็นระยะเวลาหนึ่ง ซึ่งในทางกลับกัน จะป้องกันไม่ให้เลือดไหลออกจากครึ่งบนของร่างกายอย่างรวดเร็ว
ปัจจุบันมีการใช้ผลิตภัณฑ์ที่คล้ายกันในสถาบันทางการแพทย์ ที่ CITO เครื่องจำลองแบบอวกาศช่วยให้ผู้ป่วย "เดิน" ได้โดยไม่ต้องลุกจากเตียง และชุดหลังการบินได้รับการทดสอบอย่างประสบความสำเร็จที่สถาบันศัลยกรรม A.V. Vishnevsky ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขา ผู้ป่วยจึงสามารถกลับมายืนได้เร็วขึ้นอย่างแท้จริง
การแจกจ่ายเลือดในร่างกายไม่ได้เป็นเพียงกระบวนการทางกลเท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อการทำงานทางสรีรวิทยาด้วย ดังนั้นจึงเป็นที่สนใจอย่างมากทั้งในด้านชีววิทยาอวกาศและการแพทย์ และสำหรับโรคหัวใจทางคลินิก นอกจากนี้ปัญหาการควบคุมการไหลเวียนโลหิตเมื่อเปลี่ยนตำแหน่งเชิงพื้นที่ของร่างกายยังไม่ได้รับการศึกษาอย่างเพียงพอในคนที่มีสุขภาพดี
และในการวิจัยร่วมกับ A.L. Myasnikov Institute of Cardiology และ Institute of Organ and Tissue Transplantation เราได้รับข้อมูลแรกที่น่าสนใจ เช่น ความดันในหลอดเลือดและโพรงหัวใจต่างๆ เปลี่ยนแปลงไปอย่างไรเมื่อตำแหน่งของร่างกายในอวกาศ การเปลี่ยนแปลง องค์ประกอบทางชีวเคมีของเลือดที่ไหลจากสมองหรือตับหรือจากกล้ามเนื้อเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรในระหว่างการออกกำลังกายอย่างไรและในจังหวะใดนั่นคือแยกจากแต่ละอวัยวะ
ทำให้สามารถตัดสินงานและสภาพของเขาได้อย่างลึกซึ้งยิ่งขึ้น การวิจัยที่เป็นปัญหานี้ช่วยเพิ่มพูนความรู้ด้านสรีรวิทยาและชีวเคมีของมนุษย์อย่างผิดปกติ นี่เป็นตัวอย่างของการศึกษาพื้นฐานเกี่ยวกับสาระสำคัญทางชีววิทยาของมนุษย์ และนี่ไม่ใช่เพียงตัวอย่างเท่านั้น
ฉันได้กล่าวไปแล้วว่าในอวกาศจำนวนเซลล์เม็ดเลือดแดงของบุคคลลดลง และสิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจสาเหตุของปรากฏการณ์นี้ การศึกษาพิเศษโดยเฉพาะอย่างยิ่งในดาวเทียม Cosmos-782 แสดงให้เห็นว่าในอวกาศความเสถียร (ความต้านทาน) ของเซลล์เหล่านี้ลดลงดังนั้นเซลล์เหล่านี้จึงถูกทำลายบ่อยกว่าในสภาวะปกติของโลกอายุขัยเฉลี่ยจึงลดลง
โดยธรรมชาติแล้ว เราจะต้องหาวิธีรักษาความคงตัวของเม็ดเลือดแดง นี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับพื้นที่ แต่ก็อาจมีประโยชน์ในการต่อสู้กับโรคโลหิตจางและโรคเลือดอื่นๆ ด้วย
ข้อเท็จจริงที่ว่าชีววิทยาอวกาศมีส่วนร่วมในการวิจัยพื้นฐานของร่างกายมนุษย์ในลักษณะที่ชัดเจนมากเป็นลักษณะของขั้นตอนการพัฒนาในปัจจุบัน การวิจัยขั้นพื้นฐาน วางรากฐานสำหรับการพัฒนากิจกรรมภาคปฏิบัติต่อไป ในกรณีของเรา มีการวางรากฐานเพื่อความก้าวหน้าของมนุษย์สู่อวกาศ
ใครจะบินไปในอวกาศ
ความต้องการในการสำรวจอวกาศกำลังบังคับให้นักวิทยาศาสตร์ต้องคิดถึงการขยายจำนวนผู้เชี่ยวชาญที่บินไปในอวกาศ
ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าเราสามารถคาดหวังการปรากฏตัวในวงโคจรของนักวิทยาศาสตร์ - นักสำรวจอวกาศ, วิศวกร - ผู้จัดงานการผลิตวัสดุต่าง ๆ นอกโลกที่ไม่สามารถหาได้บนโลก, คนงานในการประกอบวัตถุอวกาศและการบริการโรงงานผลิต ฯลฯ
สำหรับผู้เชี่ยวชาญเหล่านี้ เห็นได้ชัดว่าจำเป็นต้องขยาย "ประตู" ที่ค่อนข้างแคบในการคัดเลือกทางการแพทย์ในปัจจุบัน กล่าวคือ ลดข้อกำหนดอย่างเป็นทางการสำหรับสถานะสุขภาพ และลดจำนวนการฝึกอบรมเพื่อเตรียมความพร้อม
ในเวลาเดียวกันแน่นอนว่ามีความปลอดภัยอย่างสมบูรณ์และฉันต้องบอกว่าต้องรับประกันความไม่เป็นอันตรายของเที่ยวบินสำหรับคนเหล่านี้
ในการบินในวงโคจร การดำเนินการนี้ค่อนข้างง่าย ไม่เพียงแต่สามารถติดตามสภาพของลูกเรือได้อย่างต่อเนื่องเท่านั้น แต่ในกรณีร้ายแรง ก็สามารถส่งบุคคลกลับมายังโลกได้ภายในเวลาไม่กี่ชั่วโมงเสมอ เที่ยวบินระหว่างดาวเคราะห์เป็นอีกเรื่องหนึ่ง พวกเขาจะเป็นอิสระมากขึ้น
การเดินทางไปดาวอังคารจะใช้เวลา 2.5-3 ปี ซึ่งหมายความว่าแนวทางในการจัดการสำรวจดังกล่าวควรแตกต่างจากระหว่างการบินในวงโคจร เห็นได้ชัดว่าเราไม่สามารถลดข้อกำหนดด้านสุขภาพเมื่อเลือกผู้สมัครได้
ยิ่งไปกว่านั้น สำหรับฉันแล้วดูเหมือนว่าผู้สมัครควรมีสุขภาพที่ดีไม่เพียง แต่ยังมีคุณสมบัติเฉพาะบางประการด้วย เช่น ความสามารถในการปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไป หรือลักษณะของปฏิกิริยาต่ออิทธิพลที่รุนแรงได้อย่างง่ายดาย
ความสามารถของร่างกายในการปรับตัวให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงของจังหวะทางชีวภาพเป็นสิ่งสำคัญมาก ความจริงก็คือลักษณะจังหวะของเรานั้นมีต้นกำเนิดมาจากโลกล้วนๆ ตัวอย่างเช่นสิ่งที่สำคัญที่สุด - รายวัน - เกี่ยวข้องโดยตรงกับการเปลี่ยนแปลงของกลางวันและกลางคืน แต่วันของโลกมีอยู่บนโลกเท่านั้น บนดาวเคราะห์ดวงอื่นวันนั้นจะแตกต่างออกไปตามธรรมชาติและคุณจะต้องปรับตัวให้เข้ากับวันเหล่านั้น
สิ่งที่ต้องทำระหว่างเที่ยวบิน
ประเด็นที่เกี่ยวข้องกับบรรยากาศทางศีลธรรมที่จะจัดตั้งขึ้นบนเรือกำลังมีความสำคัญมาก และประเด็นนี้ไม่เพียงแต่ในคุณสมบัติส่วนตัวของผู้คนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการจัดระเบียบงาน ชีวิตประจำวัน - ชีวิตโดยทั่วไป โดยคำนึงถึงความต้องการ รวมถึงความสวยงามของลูกเรือแต่ละคนด้วย ปัญหาช่วงนี้อาจจะซับซ้อนที่สุด
เช่น ปัญหาเรื่องเวลาว่าง เชื่อกันว่าในระหว่างการบินไปดาวอังคาร ภาระงานของลูกเรือแต่ละคนจะไม่เกิน 4 ชั่วโมงต่อวัน แบ่งเวลานอนไว้ 8 ชั่วโมง เหลือ 12 ชั่วโมง จะทำอย่างไรกับพวกเขา? ในพื้นที่จำกัดของยานอวกาศ ด้วยจำนวนลูกเรือที่สม่ำเสมอ การดำเนินการนี้ไม่ใช่เรื่องง่าย หนังสือ? ดนตรี? ภาพยนตร์? ใช่ แต่ไม่มีเลย ดนตรี แม้กระทั่งเพลงโปรดก็อาจทำให้เกิดอารมณ์เร้าอารมณ์มากเกินไป และเพิ่มความรู้สึกโดดเดี่ยวจากบ้านได้
หนังสือและภาพยนตร์ที่มีลักษณะดราม่าหรือโศกนาฏกรรมก็สามารถก่อให้เกิดปฏิกิริยาเชิงลบได้เช่นกัน แต่ประเภทของการผจญภัย แฟนตาซี หนังสือของนักเดินทาง นักสำรวจขั้วโลก นักสำรวจถ้ำ ซึ่งมีเนื้อหาสำหรับการเปรียบเทียบและการเอาใจใส่ จะได้รับการตอบรับอย่างดีอย่างไม่ต้องสงสัย คุณสามารถแก้ปริศนาอักษรไขว้และปริศนาได้ แต่แทบจะไม่แนะนำให้เล่นหมากรุกหรือหมากฮอสเพราะในเกมดังกล่าวมีองค์ประกอบของการแข่งขันที่ไม่พึงประสงค์ในสถานการณ์เช่นนี้
ข้อพิจารณาทั้งหมดนี้เกิดขึ้นจากการวิจัยที่กำลังดำเนินการอยู่ ในความคิดของฉัน พวกเขากระตุ้นการศึกษาอย่างใกล้ชิดเกี่ยวกับจิตวิทยามนุษย์อย่างมาก และฉันคิดว่าเมื่อเวลาผ่านไป เมื่อปัญหาที่มีชื่อได้รับการพัฒนาอย่างเพียงพอ พวกเขาจะก่อให้เกิดประโยชน์อย่างมากต่อการปฏิบัติทางโลก - ในการจัดระเบียบงานและการพักผ่อนของผู้คน
ช่วยชีวิตสำหรับการเดินทาง
สถานที่พิเศษในการพัฒนาเที่ยวบินระหว่างดาวเคราะห์นั้นถูกครอบครองโดยการช่วยเหลือชีวิตของการสำรวจ ตอนนี้นักบินอวกาศเพียงแค่นำทุกสิ่งที่ต้องการในระหว่างการบินจากโลก (บรรยากาศถูกสร้างขึ้นใหม่เพียงบางส่วนเท่านั้น ในบางเที่ยวบินมีการทดลองฟื้นฟูน้ำ)
แต่คุณไม่สามารถนำเสบียงมูลค่าสามปีติดตัวไปด้วยได้ บนเรือระหว่างดาวเคราะห์จำเป็นต้องสร้างระบบนิเวศแบบปิดคล้ายกับระบบบนโลก แต่มีขนาดเล็กซึ่งจะจัดหาอาหาร น้ำ อากาศบริสุทธิ์ และกำจัดขยะให้กับลูกเรือ
งานนี้ยากอย่างไม่น่าเชื่อ! โดยพื้นฐานแล้ว เรากำลังพูดถึงการแข่งขันกับธรรมชาติ สิ่งที่ธรรมชาติสร้างขึ้นมาเป็นเวลาหลายล้านปีบนโลกนี้ ผู้คนพยายามสืบพันธุ์ในห้องทดลอง แล้วจึงย้ายมันไปยังยานอวกาศ
งานดังกล่าวดำเนินการเป็นเวลาหลายปีที่สถาบันของเราที่สถาบันฟิสิกส์ครัสโนยาสค์ซึ่งตั้งชื่อตาม L.V. Kirensky มีบางสิ่งที่ทำไปแล้ว แต่เรายังไม่สามารถพูดถึงความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่ได้ที่นี่ โดยทั่วไปผู้เชี่ยวชาญหลายคนเชื่อว่าความสำเร็จในทางปฏิบัติที่แท้จริงจะเกิดขึ้นได้ภายใน 15-20 ปีเท่านั้น แน่นอนว่าอาจจะก่อนหน้านี้แต่ก็ไม่มากนัก
พันธุศาสตร์
สุดท้ายคือปัญหาด้านพันธุกรรมและการสืบพันธุ์ สถาบันของเราร่วมกับมหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอสโกและสถาบันชีววิทยาพัฒนาการของสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งสหภาพโซเวียตกำลังดำเนินการวิจัยเพื่อตรวจสอบผลกระทบของภาวะไร้น้ำหนักต่อการเกิดเอ็มบริโอและการเกิดสัณฐานวิทยา
การทดลองโดยเฉพาะอย่างยิ่งบนดาวเทียม Cosmos-782 แสดงให้เห็นว่าความไร้น้ำหนักไม่ได้ป้องกันแมลง (แมลงวันผลไม้) ไม่ให้กำเนิดลูกตามปกติ และในสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนมากขึ้น เช่น ปลา กบ - ในหลายกรณี การละเมิดและการเบี่ยงเบนไปจากบรรทัดฐาน ค้นพบ. สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าสำหรับการพัฒนาตามปกติในระยะแรกของชีวิตของเอ็มบริโอ พวกเขาต้องการแรงโน้มถ่วง ดังนั้น พลังนี้จึงควรถูกสร้างขึ้นโดยเทียม
ปัญหาการบินอวกาศระยะยาว
ดังนั้นปัญหาการบินอวกาศระยะยาวจึงเป็นสิ่งสำคัญที่สุดในงานของเราในปัจจุบัน และนี่คือคำถามที่ถูกต้อง: บุคคลสามารถอยู่ในอวกาศได้นานแค่ไหน? ไม่สามารถตอบได้แน่ชัดในขณะนี้ กระบวนการหลายอย่างเกิดขึ้นในร่างกายระหว่างการบินซึ่งยังไม่สามารถควบคุมได้ พวกเขายังไม่ได้รับการศึกษาอย่างถี่ถ้วนเพราะมีคนยังไม่ได้บินมานานกว่าสามเดือนและเราไม่รู้ว่ากระบวนการเหล่านี้จะดำเนินไปอย่างไรในช่วงระยะเวลาการบินที่ยาวนานขึ้น
จำเป็นต้องมีการตรวจสอบเชิงทดลองอย่างมีวัตถุประสงค์ และคำถามเกี่ยวกับความเป็นไปได้ที่บุคคลในอวกาศจะอยู่ในอวกาศเป็นเวลาสามปีจะต้องได้รับการแก้ไขในวงโคจรโลกต่ำ เมื่อนั้นเราจะรับประกันได้ว่าการเดินทางดังกล่าวจะดำเนินไปอย่างปลอดภัย
แต่ฉันคิดว่าบุคคลจะไม่พบอุปสรรคที่ผ่านไม่ได้บนเส้นทางนี้ ข้อสรุปนี้สามารถสรุปได้บนพื้นฐานของความรู้ในปัจจุบัน ท้ายที่สุดแล้ว ยุคอวกาศของมนุษยชาติเพิ่งเริ่มต้นขึ้น และหากพูดโดยนัยแล้ว เรากำลังเตรียมพร้อมสำหรับการเดินทางอันยาวนานที่อยู่ข้างหน้ามนุษยชาติในอวกาศ