Стрессы в космическом полете

ПЛАН

ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………..………………..………….. 1

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

ГЛАВА 1. Физиологические отклонения во время космического полета ....………...…... 1-5

1.1 Где начинается космос ………………….……………………………...………...……… 1-3

1.2 Ускорение ……………………………………..……………………………………………. 3

1.3 Вибрация и шум …………………………………………………………………..…….... 3-4

1.4 Невесомость ……………………………………………………………………………… 4-5

ГЛАВА 2. Психофизиологические стрессы во время космического полета .………...… 6-12

2.1 Стрессоры в профессиограмме космонавта ……………………………………….…… 7-8

2.2 Основные психологические стрессоры космического полета ………………………. 9-12

ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………………………………...…... 13

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ …………………………………………………………….……… 14

ВВЕДЕНИЕ

   Профессиональная деятельность человека в космическом полете проходит в необычных условиях. Использование и эксплуатация современных технических средств и сложного оборудования на орбитальных станциях вызывает необходимость повышения надежности медико-психологического контроля за состоянием членов экипажей и применения адекватных мер поддержки и коррекции их психического состояния, работоспособности и операторских навыков в ходе полета. Известно, что комплекс факторов полёта, таких как невесомость, космическое излучение, нервно-эмоциональное напряжение, искусственная среда обитания, гипергравитация при старте, вызывает функциональные сдвиги в организме, направленные на приспособление организма к новой среде. Ранее проведённые многочисленные исследования дают основание считать, что такие факторы космического полёта как относительная изоляция, позно-двигательные ограничения, гипокинезия, монотонность окружения и деятельности могут вызывать снижение психической продуктивности и ухудшение психоэмоционального состояния космонавтов в условиях длительных космических экспедиций. В данной работе мы рассмотрим, какие физиологические отклонения возникают у человека и какие психофизиологические стрессы он испытывает во время космического полета.

ГЛАВА 1. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОТКЛОНЕНИЯ ВО ВРЕМЯ КОСМИЧЕСКОГО ПОЛЕТА

1.1 ГДЕ НАЧИНАЕТСЯ КОСМОС

   На пути к Луне, Марсу или другим планетам человек должен преодолеть ряд барьеров.

С точки зрения физиолога космос наиболее точно охарактеризовал в своей книге «Человек и космос» X. Штругхольд: «Космос как физическая среда является, по существу, средой радиационной с очень малой плотностью вещества. В противоположность этому земная атмосфера имеет высокую плотность, и радиация в ней заметно ослаблена. Вакуум, метеоритная пыль и различного вида излучения, меняющиеся в широких пределах, — вот что ожидает человека в космосе». От опасного воздействия этих факторов человека необходимо защитить. Возможно, что приведенная характеристика космического пространства покажется специалистам-физикам недостаточно точной и не строго научной — ведь они, изучая космос и атмосферу, описывают их вполне определенными физическими параметрами и понятиями. К примеру, для них космос — это удаленное на несколько тысяч километров от Земли пространство, в котором вследствие сильного разрежения пренебрежимо мала вероятность столкновения молекул.

   Для незащищенного человека космос, как это ни парадоксально, начинается всего в 5 км от земли. Уже на небольшой, казалось бы, высоте 3,5 км человек не может работать и чувствовать себя так же, как на Земле. Это препятствие на пути человека в космос является первым в ряду многих преград, называемых физиологическими барьерами космического пространства. Они определяются границами областей космического пространства, пребывание в которых вызывает резкое изменение (чаще всего торможение, а затем и прекращение) важных биологических процессов. Эти области, представляющие наибольший интерес для физиолога, показаны на помещенном ниже рисунке. Штругхольд насчитывает четыре зоны, в которых можно обнаружить такие функциональные барьеры:

0—3,6 км — физиологическая зона;

3,6—16 км — зона физиологической неполноценности;

19—224 км — зона, частично эквивалентная космосу;

224—9600 км — зона, полностью эквивалентная космосу.

Рис. 1. Функциональные барьеры на пути человека в космос и уменьшение плотности воздуха с высотой. Слева по вертикали указано число молекул кислорода в 1 см3, справа – высота над уровнем моря.

   На высоте 3,6 км низкое парциальное давление кислорода вызывает затруднение дыхания. Таким образом, гипоксия, или кислородная недостаточность,— это первый барьер, который нужно преодолеть человеку на пути в космос. При быстром подъёме к высоте более 5 км наступает кессонная болезнь — декомпрессионные расстройства, которые обычно ассоциируются с работой водолазов. При быстром падении давления окружающей среды происходит внезапное выделение в виде пузырьков растворенного в крови и тканях азота — воздушная эмболия. На высоте 5 км атмосферное давление составляет всего лишь 300 мм рт. ст., в то время как на уровне моря оно равно 760 мм рт. ст.

   Следующий функциональный барьер находится на высоте 15 км. На этой высоте наблюдается аноксия, то есть полное кислородное голодание. На первый взгляд это может показаться странным, так как атмосфера в этой зоне содержит достаточное количество кислорода, причем именно в виде необходимых для дыхания двухатомных молекул. Но углекислый газ и водяные пары, содержащиеся в альвеолах, создают в них давление 87 мм рт. ст. Когда атмосферное давление снижается до этого значения, что происходит как раз на высоте 15 км, кислород из-за отсутствия необходимого перепада давлений перестает проникать через стенки альвеол.

   На высоте 16 км космонавт сталкивается с последним физиологическим барьером, связанным с атмосферным давлением; оно составляет здесь 47 мм рт. ст. и соответствует давлению паров жидкостей в тканях человека. Это вызывает «вскипание» содержащихся в тканях жидкостей, переход их в газообразное состояние. Пузырьки газа проникают в сосуды, закупоривают их и выделяются через слизистую оболочку носоглотки, глаз и т.д.

Такова первая группа «высотных» физиологических барьеров, препятствующих полету человека в космос. Однако эти барьеры можно преодолеть, используя соответствующие способы и средства защиты. Условия космического полета и факторы космического пространства могут оказывать вредное воздействие на многие физиологические системы человека. Влияние отдельных факторов снижается или нейтрализуется сравнительно просто и легко (например, действие света). Однако следует учитывать возможность проявления синергизма, выражающегося в том, что общее воздействие нескольких факторов оказывается значительно большим, чем совокупность воздействий каждого из них.

1.2 УСКОРЕНИЕ

   При космическом полете влияние ускорения наблюдается, прежде всего, при старте, когда корабль быстро набирает скорость. В этот период, длящийся около 5 мин, на космонавта действует ускорение, величина которого изменяется от 1 до 7 g. Другими словами, вес космонавта во время запуска корабля как бы увеличивается в семь раз. Способность переносить перегрузки (величина допустимых перегрузок) у разных людей различна и зависит от ряда факторов, например от скорости нарастания перегрузки, температуры окружающей среды, содержания кислорода во вдыхаемом воздухе, длительности пребывания космонавта в условиях невесомости до начала ускорения и даже от эмоционального состояния космонавта. Существуют, несомненно, и другие более сложные или менее уловимые факторы, влияние которых еще не совсем выяснено.

Перегрузки, связанные с ускорением, вызывают значительное ухудшение функционального состояния организма человека: замедляется ток крови в системе кровообращения, снижаются острота зрения и мышечная активность. Замедление кровообращения происходит вследствие кажущегося увеличения веса крови. Нормальное давление крови у человека на уровне сердца составляет 0,12 атм. Поскольку голова находится примерно на 30 см выше сердца, то при ускорении 4 g этого давления достаточно лишь для того, чтобы кровь могла дойти до головного мозга. Чтобы обеспечить кровоснабжение головного мозга при ускорении 8 g, сердце должно увеличить напор крови более чем вдвое. При ускорении 5 g, кровь «утяжеляется» настолько, что сердце вообще не может гнать ее к голове и человек испытывает ощущение «черной пелены», перед глазами и теряет сознание. Или же наоборот, перед глазами встает «красная пелена» и наступает потеря сознания в результате прилива крови к голове. Уже под действием ускорения, превышающего 1 g, у космонавта могут появиться нарушения зрения. При ускорении 3 g в направлении, длящемся более 3 сек, могут возникнуть серьезные нарушения периферического зрения. При продольном ускорении у космонавта возникают зрительные иллюзии. Ему кажется, что предмет, на который он смотрит, смещается в направлении результирующего вектора ускорения и силы тяжести.

ВИБРАЦИЯ И ШУМ

   Практически так же, как ускорения, вибрация и шум связаны главным образом с фазами запуска двигателей космического корабля или их работы во время полета. Их источниками являются работа ракетных двигателей, их сотрясение, перемещение топлива в цистернах-баках, атмосферные потоки и турбулентность атмосферы, а также аэродинамические удары при преодолении космическим кораблем звукового барьера. При полете с выключенными двигателями шум и вибрация почти исчезают, так как в этом случае их порождают лишь импульсные двигатели управления ориентацией космического корабля в пространстве, различные электромоторы и система радиосвязи. Шум и вибрация вызывают ощущение дискомфорта, раздражение, тошноту и другие неприятные явления. Характерно появление чувства тревоги и страха, удушья, болей в области живота и позвоночника, общего утомления, затрудненного дыхания, головной боли, зуда и глухоты. Вредное действие вибрации на организм человека имеет механическую природу, по крайней мере, в диапазоне тех частот колебаний, которые возникают во время космического полета. Очевидно, нарушается нормальное протекание процессов как в отдельных клетках, так и в органах в целом.

   Сравнение уровней шума при запусках больших ракет с шумами, окружающими нас в повседневной жизни, дано на приведенной ниже диаграмме. Шум в 160 дб может вызывать механические повреждения и необратимую глухоту в результате разрыва барабанной перепонки и смещения слуховых косточек в среднем ухе. При 140 дб человек ощущает сильную боль, а продолжительное воздействие шума в 90—120 дб может привести к повреждению слухового нерва.

Рис. 2. Сравнение шума при запуске мощных ракет с шумами других источников

   Шумы иной интенсивности и частотной характеристики также оказывают нежелательное физиологическое воздействие на человека, значительно снижая его работоспособность и мешая сосредоточиться. Однако, влияние шума, генерируемого ракетоносителем, невелико, так как корабль быстро отделяется от ступеней с работающими двигателями, и шумы глушатся не только окружающим воздухом, но и обшивкой корабля. Аналогично этому вибрация велика лишь в первые минуты полета корабля с ускорением и во время входа его в плотные слои атмосферы. В эти короткие промежутки времени вибрация не вызывает у человека значительных функциональных сдвигов.

1.4 НЕВЕСОМОСТЬ

   До недавнего времени невесомость считали очень серьезной опасностью, угрожающей человеку в космическом полете. Однако сейчас установлено, что космонавт к этому состоянию адаптируется. Перед первыми пилотируемыми полетами в космос ожидали, что в условиях невесомости у космонавта наступят самые разнообразные расстройства. Предполагали, что в числе этих расстройств будет образование язв, размягчение костей и потеря веса, снижение мышечного тонуса, развитие легочных инфекций, морская болезнь, нарушение системы ориентации, образование камней в почках, возникновение синуситов и обезвоживание организма, развитие ортостатического коллапса («ленивое сердце»), а также потеря аппетита. Однако советские и американские космонавты во время полетов, длившихся до 14 суток, получили в той или иной форме лишь немногие из этих расстройств. Особенно большие опасения вызывало предположение, что в условиях невесомости космонавт потеряет способность к ориентации, так как его вестибулярному аппарату придется функционировать в отсутствие гравитационного поля. У космонавтов наблюдались лишь некоторые расстройства способности к ориентации, и только Г. С. Титов («Восток-2») был близок к морской болезни. У космонавтов Б. Б. Егорова и К. П. Феоктистова («Восход-1») на протяжении большей части полета было ощущение, что они находятся в положении «вверх ногами». Они испытывали также небольшое головокружение как при быстрых, так и при медленных поворотах головы. У Б. Б. Егорова к этому добавились потеря аппетита и неприятное ощущение в области живота, которое достигло максимума на седьмом часу полета. Однако ни один из космонавтов не потерял трудоспособности. По-видимому, в адаптации космонавта к условиям невесомости большую роль играет тренировка: В. М. Комаров имел за плечами несколько лет специальных тренировок, в то время как Б. Б. Егоров и К. П. Феоктистов тренировались лишь несколько месяцев.

   Очень важно, что не нарушалась способность к ориентации и у космонавтов, выходивших в открытый космос. Гораздо опаснее, чем потеря способности к ориентации, влияние долговременной невесомости на сердечно-сосудистую систему космонавтов, которая ослабевает и теряет свой мышечный тонус. Действие невесомости отчетливо проявилось даже во время сравнительно непродолжительных полетов по программе «Меркурий». Так, вышедшего после приземления корабля «Фейт-7» космонавта Г. Купера заметно шатало. Причиной этого была ортостатическая гипотензия и застой крови в ногах. Во время космических полетов отмечали также ряд второстепенных симптомов влияния невесомости. Так, несколько космонавтов, участвовавших в полетах по программе «Джеминай», сообщали о том, что в первые сутки полета они ощущали тяжесть в голове. Это ощущение было аналогично тому, которое испытывают гимнасты, повиснув на трапеции вниз головой, однако покраснения лица и глаз и пульсации крови в висках космонавты не наблюдали. Ощущение тяжести в голове продолжалось около восьми часов и затем пропадало. Причины этого явления еще полностью не выяснены, однако специалисты-медики полагают, что оно является следствием скопления крови в области грудной клетки, когда происходит перестройка системы кровообращения и адаптация ее к условиям невесомости.

   Во время пребывания в условиях невесомости и американские и советские космонавты похудели. Потеря в весе составляла от 2 до 6 % общего веса тела и, по-видимому, не зависела от продолжительности действия невесомости. Так, во время 14-дневного полета «Джеминай-7» космонавт Ф. Борман потерял 6,2% своего веса, а космонавт С. Карпентер во время полета на корабле-спутнике «Меркурий-7», длившегося всего лишь 5 час, потерял 3,9% своего веса. Аналогично этому советский космонавт В. Ф. Быковский во время пятидневного полета на корабле «Восток-5» потерял 3,6% своего веса. Очевидно, эти потери в весе не являются простым следствием обезвоживания организма; у большинства космонавтов вес восстанавливался в течение 24 час после окончания полета. Такие потери в весе могут быть вызваны изменением объема крови вследствие уменьшения содержания воды в плазме.

   Под влиянием невесомости происходит также уменьшение содержания в костях кальция и других минеральных веществ. У советских и американских космонавтов наблюдалось также уменьшение общего объема крови, плазмы и количества и массы красных кровяных шариков (эритроцитов). Особенное недоумение вызывает уменьшение общей массы эритроцитов. Оно может быть вызвано влиянием невесомости, но в такой же мере может происходить и от воздействия гипоксии, диеты, а также неподвижности космонавта во время космического полета. Возможно, это является результатом воздействия нескольких из указанных факторов. В заключение можно сказать, что в условиях космического полета адаптивные изменения происходят, по-видимому, только в сердечно-сосудистой, кроветворной и мышечно-скелетной системах человека.