Наверно, почти каждый ребенок воображал себя в скафандре, парящим среди звезд. Возможно, даже со световым мечом в руках. И кто-то действительно смог стать космонавтом или астронавтом (это одна и та же профессия, а название зависит от страны). Правда, космос — это не только романтика далеких-далеких галактик, это еще и суровая среда, к которой человеческий организм вовсе не приспособлен. И эволюция нас к этому не готовила.
Разве мог кто-то когда-то предположить, что человек способен преодолеть гравитацию? Провести несколько месяцев без твердой опоры под ногами? Выйти за пределы атмосферы? Нельзя же просто взять терапевта из поликлиники и отправить его на МКС. Потому-то и появилась такая сфера: космическая медицина.
Что такое космическая медицина?
Это наука, которая изучает, как условия космоса влияют на человека: от изменений в работе органов до психологических проблем. В первую очередь, на ум приходят невесомость и радиация, но сложностей куда больше. Это и замкнутое пространство, и ограниченные запасы воды, пищи и кислорода, и долгие месяцы без контакта с внешним миром.
Задача космической медицины не только лечить последствия, но и предупреждать их. Ее главная миссия — защита здоровья экипажа. Космические врачи должны знать, как снизить риски, подготовить организм к микрогравитации, поддерживать нормальное самочувствие на протяжение всего полета. Это область, где переплетаются физиология, психология и инженерия.
Возможно, вы слышали термин «аэрокосмическая медицина». На самом деле, это просто более широкое понятие: врач такого профиля может работать не только с космонавтами, но и с летчиками, которые не покидают пределы земной атмосферы.
Угрозы в космосе: радиация, невесомость, изоляция
Радиация
Астронавты на МКС получают довольно высокую дозу радиации — в десять раз больше, чем на Земле. Многие считают, что основная угроза исходит от Солнца и солнечных вспышек, но на самом деле в космосе полно радиоактивных частиц. Они появляются при взрывах сверхновых, от черных дыр, быстро вращающихся звезд и других мощных процессов во Вселенной. Инженеры постоянно работают над защитой: создают экраны, фильтры, новые материалы. Но полностью оградить экипаж от всех частиц пока невозможно — некоторые из них проникают даже сквозь защитные слои.
Ионизирующее излучение повреждает ДНК и снижает способность организма сражаться с раковыми клетками. Кроме того, нарушается и структура белков хрусталика глаза, что повышает риск катаракты. Радиация повреждает и нервные клетки, так что может ухудшиться память, внимание и координация.
Невесомость
Кстати, слово «невесомость» не совсем корректно. На самом деле, астронавты все еще находятся под действием гравитации, пусть и не такой сильной, как на Земле. МКС и другие объекты на орбите постоянно притягиваются к планете, поэтому не улетают в открытый космос. Но благодаря тому, что сами двигаются с большой скоростью, около 27 600 км/ч, они не падают на Землю, а постоянно облетают ее. Такое состояние правильнее называть микрогравитацией.
Наверное, многим хочется узнать, каково это, парить в воздухе, будто ты легче перышка. Звучит просто сказочно! Но в действительности, это серьезная опасность для физиологии и здоровья космонавта. Если короткий полет подарит яркие впечатления, то длительное нахождение в микрогравитации приносит вред: за один месяц в космосе человек может потерять до 1,5% своей костной массы.
Почему это происходит? На Земле наши кости получают постоянную нагрузку, когда мы ходим, стоим, тренируемся. Эта нагрузка позволяет сохранять кости крепкими и плотными. В космосе такой стимул исчезает: в микрогравитации скелет почти не нагружается, поэтому перестает получать сигналы к обновлению. В результате плотность костей снижается, и они постепенно разрушаются.
А что насчет мышц? Они атрофируются еще быстрее: за 8 дней астронавт теряет до 10% мышечной массы. Из-за этого снижается сила и выносливость, замедляется реакция, а контролировать движения становится сложнее.
Кроме того, в космосе нарушается работа сердечно-сосудистой системы. При воздействии невесомости кровь в теле перераспределяется: она поднимается из нижней части тела к груди и голове, что может вызывать отечность лица. Организм воспринимает это как избыток жидкости и начинает снижать объем плазмы в сосудах. В итоге уменьшается количество циркулирующей крови, пульс учащается, а иногда даже возникает аритмия.
Перераспределение жидкостей влияет и на зрительный аппарат: глазное яблоко становится менее жестким, меняет форму, внутриглазное давление падает, начинаются проблемы со зрением: снижается острота, нарушается четкость, возникает ощущение «тумана» перед глазами.
В космосе вестибулярный аппарат тоже теряет привычные ориентиры, потому что гравитационные сигналы, на которые он опирается на Земле, исчезают. Из-за этого мозг получает противоречивую информацию от органов равновесия и зрения. Это приводит к дезориентации в пространстве, головокружению, тошноте и проблемам с координацией.
Изоляция
Жизнь в космосе — это существование в замкнутом пространстве, где дни сливаются в однообразную рутину: одни и те же лица, привычные задачи и повторяющиеся процедуры. Как бы спокойно это ни выглядело со стороны, такая среда — источник постоянного психологического стресса. Со временем у астронавтов иногда развиваются проблемы со сном, тревожность, снижается мотивация и концентрация. А это особенно опасно в условиях, где любая ошибка может стоить слишком дорого.
Методы защиты: от тренировок до телемедицины
Чтобы не вернуться на Землю в состоянии вареной макаронины, экипаж использует специальные физические контрмеры: тренажеры, костюмы и вакуумные установки. Все они помогают контролировать последствия невесомости: от потери мышечной массы до нарушения кровообращения.
Компрессионные манжеты и костюмы
Как мы уже знаем, в космосе кровь перераспределяется и скапливается в верхней части тела, а мышцы и кости постепенно атрофируются. Чтобы с этим справиться, космонавты используют специальные костюмы и устройства, и выглядят они порой весьма необычно.
«Чибис» — устройство, которое выглядит как шорты с пылесосом. Оно создает отрицательное давление в нижней части тела, имитируя эффект, как будто вы стоите на Земле, и циркуляция в нижних конечностях восстанавливается.
Нагрузочный костюм «Пингвин» сделан из плотного трикотажа и встроенных резиновых жгутов, которые создают сопротивление при движении, как если бы вы ходили с невидимыми гирями. Космонавты на МКС носили его до 16 часов в сутки: мышцы работают, кости получают нагрузку, а значит, снижается риск атрофии и остеопороза.
Когда человек возвращается на Землю, кровь снова устремляется вниз, падает артериальное давление. Во время входа в атмосферу, при приземлении и несколько дней после человек может потерять сознание, когда встает, потому что тело еще не адаптировалось к земным условиям. Возникает ортостатическая гипотензия.
Чтобы этого не произошло, космонавт надевает компрессионный костюм перед обратным полетом. Он сдавливает икры, бедра и нижнюю часть живота так, чтобы равномерно распределить кровь по организму. Это защищает сердце и мозг от нехватки кислорода и дает организму адаптироваться к гравитации.
Среди современных моделей есть, например, российский костюм «Кентавр» и американский GCG (G-Suit Compression Garment). Во время миссии «Союз ТМА-19М» космонавт Юрий Маленченко использовал «Кентавр» на этапе возвращения. Исследования подтвердили: костюм помог ему лучше переносить вертикальное положение и избежать проблем с кровообращением.
А в тестах NASA выяснилось, что астронавты, использующие такие костюмы, не испытывают предобморочных состояний при нагрузках.
Двухчасовые ежедневные тренировки на тренажерах
Чтобы сохранить мышцы и кости в условиях микрогравитации, астронавты каждый день тренируются на специально разработанном оборудовании. В их программе — велоэргометрия, бег на дорожке и тяжелая резистивная нагрузка с помощью установки ARED, которая позволяет имитировать силовые упражнения, как на Земле. По данным с МКС, экипаж тратит на такие тренировки около двух часов в день. Это помогает замедлить потерю костной плотности, сохранить мышечную массу и поддерживать физическую форму.
Телемедицина: УЗИ-диагностика тромбоза
В 2020 году на МКС случилось событие, которое стало поворотным в истории космической медицины: у астронавта Криса Кэссиди впервые диагностировали тромбоз яремной вены, дистанционно, с помощью телемедицины. Он самостоятельно провел УЗИ-обследование шеи, используя портативный аппарат, а снимки отправил на Землю. Врачи проанализировали изображения и подтвердили диагноз.
Без такой поддержки тромбоз мог остаться незамеченным и обернуться серьезными осложнениями. Этот случай стал прецедентом, после которого NASA и партнеры создали новые медицинские протоколы наблюдения. Теперь у космонавтов на МКС регулярно контролируют венозный кровоток, измеряют его скорость и объем, а также применяют четкие алгоритмы онлайн-консультаций. Так что астронавты не останутся без диагностики даже за сотни километров от Земли.
Радиационная защита: экраны и мониторинг доз
Чтобы защитить экипаж от радиации, на МКС применяют целый комплекс мер. Для снижения степени облучения используются специальные экраны из алюминия и водородсодержащих полимеров, которые хорошо поглощают высокоэнергетические частицы и снижают уровень излучения.
Каждый астронавт постоянно носит персональный дозиметр, который показывает, сколько радиации человек получает прямо сейчас. Это позволяет вовремя заметить, что излучение становится сильнее, и быстро принять меры. Даже выходы в открытый космос планируются с учетом уровня солнечной активности и радиационной обстановки. Эти данные рассчитывают компьютерные программы NASA, которые для прогнозов используют информацию с детекторов внутри и снаружи космической станции.
Благодаря такому подходу удается держать дозу облучения в безопасных пределах и не допускать превышения лимитов, которые составляют до 600 мЗв за все время работы астронавта.
Профессия «космический врач»: подготовка и функции
Профессия «космический врач» — это не просто специализация. Это целая миссия по сопровождению экипажа на всех этапах: от отбора и подготовки до медицинской поддержки на орбите и после возвращения.
Отбор кандидатов
Медицинское сопровождение космических полетов — дело непростое. Нужны специалисты, которые отлично разбираются в физиологии, умеют действовать в стрессовой ситуации и могут держать связь с экипажем даже на орбите. Таких врачей называют flight surgeons — космические врачи, которые остаются на Земле, но сопровождают астронавтов до, во время и после полета.
Вот что для этого нужно:
- Медицинское образование и опыт:
Необходим диплом врача и клиническая практика — чаще всего по специальности «Авиационная и космическая медицина»
- Специальная подготовка:
Врач проходит обучение в центре подготовки (NASA, ESA, Роскосмос): изучает физиологию полета, экстремальную медицину, работу в ЦУПе, телемедицинские технологии и неотложную помощь в условиях микрогравитации.
- Личностные качества:
Нужно уметь работать в стрессовых ситуациях, принимать решения быстро и точно, справляться с неопределенностью и нести высокую ответственность — ведь от одного решения может зависеть здоровье всего экипажа.
Обязанности до, во время и после полета
Еще до старта космический врач оценивает общее состояние здоровья, проверяет работу сердца, сосудов и способность организма адаптироваться к условиям невесомости и изоляции:
- Центрифуга — имитирует перегрузки, которые испытывает организм во время старта и посадки.
- Ортостатические пробы — проверяют, как кровь распределяется при смене положения тела, например, из положения лежа в положение стоя.
- Нагрузочные тесты — велоэргометрия, бег, силовые упражнения. Они показывают, как тело справляется с физической нагрузкой.
Во время этих проверок рядом находятся врачи: они отслеживают реакции организма, оценивают риски и делают выводы о готовности кандидата к полету.
Наташа Чо, космический врач из NASA, подчеркивает:
«Большая часть медицинской работы выполняется еще до старта — предотвращение, а не реакция на проблемы».
Во время полета на борту обычно нет врача в привычном смысле, но медицинская поддержка идет в режиме 24/7. За здоровьем экипажа следит космический врач, который работает с Земли через Центр управления полетами.
Кто следит за здоровьем на орбите:
- Flight Surgeon — врач на Земле, который курирует миссию дистанционно.
- CMO (Crew Medical Officer) — астронавт с базовой медподготовкой, отвечает за первую помощь на борту. У этого человека медицинского образования может и не быть, но он умеет проводить сердечно-легочную реанимацию, делать перевязки и работать с аппаратами УЗИ, может выполнять инструкции врача с Земли.
На борту есть медицинский набор (Advanced CHeCS), в котором есть такие вещи, как дефибриллятор, УЗИ-аппарат, антибиотики и адреналин.
Как устроена медицинская поддержка:
- Врач ежедневно отслеживает состояние экипажа, анализирует данные, проводит брифинги.
- Раз в неделю каждый астронавт проходит личную медицинскую сессию по видеосвязи: обсуждают самочувствие, сон, стресс.
- При нештатной ситуации (например, тромбоз, аритмия) врач выходит на связь немедленно и дает инструкции с помощью телемедицины.
- Команды врачей чередуются между миссиями.
Если Crew Medical Officer не может самостоятельно спасти жизнь пострадавшего космонавта, его могут эвакуировать на Землю. Это происходит редко: обычно специалисты на борту справляются сами, а такая эвакуация — дополнительный стресс для организма.
Возвращение на Землю после месяцев в микрогравитации — это не финиш, а начало нового этапа. Организму нужно снова привыкнуть к гравитации, восстановить мышцы, сосуды, кости и психологическое равновесие.
Чтобы космонавты не теряли сознание из-за распределения крови, еще до приземления они пользуются компрессионными манжетами и костюмами, о которых мы говорили выше. Кроме этого, они принимают солевые растворы, которые восстанавливают объем крови (в условиях невесомости он уменьшается). А после этого врачи постоянно мониторят состояние организма: делают ЭКГ, измеряют давление, отслеживают предобморочные симптомы.
Чтобы восстановить состояние костей и мышц, начинается программа реабилитации — упражнения, аналогичные предполетной программе, но с постепенным увеличением нагрузки. Проводятся занятия для позвоночника, которые снижают риск болей в спине, связанных с патологией межпозвоночных дисков.
И, конечно, космонавты встречаются с психологом. Обсуждают настроение, эмоциональное состояние, как спится и легко ли снова привыкать к земной жизни. Психолог помогает справляться с тревогой и усталостью, дает советы по восстановлению режима дня. Также космонавту важно общаться с семьей, участвовать в групповых встречах и получать поддержку близких — это помогает быстрее вернуться к привычному ритму.
Хотя чаще всего врачи сопровождают полеты с Земли, в истории были случаи, когда медики сами отправлялись на орбиту.
Борис Егоров — первый врач в космосе
Обычно врачи остаются на Земле и наблюдают за здоровьем космонавтов дистанционно. Но в 1964 году Борис Егоров стал первым врачом, который сам отправился на орбиту. Он участвовал в полете «Восход-1» как исследователь.
Егоров был кандидатом медицинских наук, а по специальности отоларингологом. Он не просто наблюдал за состоянием экипажа, а проводил научные эксперименты: исследовал работу вестибулярного аппарата, слуха, дыхания, давления и сердечно-сосудистой системы в условиях невесомости. Егоров также оценивал, как микрогравитация влияет на другие органы чувств и координацию.
Это был исторический прецедент, который стал важным этапом в становлении космической медицины и повлиял на подготовку экипажей к условиям космоса.
Валерий Поляков — рекордсмен и живой эксперимент
Валерий Поляков — доктор медицинских наук и специалист по космической медицине. Он вошел в историю как врач и как человек, решившийся проверить пределы человеческой выносливости. В 1994–1995 годах Поляков провел 437 суток в космосе — это самый длительный непрерывный полет за всю историю, который проходил на борту станции «Мир».
Он ежедневно вел медицинский дневник, сдавал анализы, тестировал физическую нагрузку, отслеживал психоэмоциональное состояние и вестибулярную устойчивость. Он сам был и врачом, и объектом исследования.
После посадки Поляков вышел из капсулы на своих ногах и дал интервью прямо у трапа — он продемонстрировал, что даже длительные межпланетные миссии возможны без тяжелых последствий. Его опыт стал основой для современных программ адаптации и восстановления, а его работы до сих пор цитируют NASA и ESA.
Применение на Земле: технологии будущего
Космическая медицина может казаться чем-то далеким и недоступным. Но технологии, которые используются для сопровождения миссий на орбите, становятся все более доступными для нас, простых землян.
Телемедицина
Если врачи смогли поставить точный диагноз астронавту прямо на орбите, то почему бы не использовать тот же подход здесь?
Технологии, которые NASA разработало для космоса, уже работают и в других сферах. Космонавтов учат самостоятельно проводить УЗИ, а врачи на Земле следят за процессом и оценивают результаты онлайн. Тот же принцип теперь применяют и в спорте: на Олимпиадах и в профессиональных лигах врачи дистанционно оценивают результаты УЗИ-диагностики спортсменов.
На МКС астронавты используют систему Bio-Monitor — носимый комплекс с сенсорами. Он отслеживает пульс, дыхание, температуру, уровень кислорода и другие параметры организма. Эту технологию адаптировали для удаленного наблюдения за пациентами в хосписах, домах престарелых и при реабилитации после тяжелых болезней. Такие системы уже работают в США и Канаде. Главное их преимущество в том, что они реагируют на изменения состояния пациента в реальном времени, даже если врач находится за тысячи километров.
Для регионов, где нет устойчивой медицинской инфраструктуры, используются спутниковые платформы, такие, как Satmed. Эти технологии уже применяются в отдаленных деревнях Африки и Азии, где до ближайшей клиники десятки километров. С помощью таких систем врачи могут проводить онлайн-консультации, передавать медицинские данные, ставить диагнозы и выстраивать планы лечения. Все это — благодаря спутниковой связи, изначально разработанной для космических миссий. Теперь она помогает спасать жизни в самых труднодоступных уголках планеты.
Лекарства против остеопороза
Космос стал идеальной «лабораторией» для изучения остеопороза. В условиях микрогравитации костная ткань разрушается в несколько раз быстрее, чем на Земле, и ученые могут ускоренно исследовать этот процесс, чтобы лучше понимать, как работает костный обмен. Благодаря этому удалось разработать эффективные лекарства, которые уже используются в медицине.
Например, это препараты, подавляющие активность остеокластов — клеток, разрушающих костную ткань. Ключевая мишень — сигнальный путь RANK/RANKL, а один из ярких представителей — деносумаб. Также разработаны улучшенные формы биодоступного кальция, такие как кальция цитрат, который легче усваивается организмом.
Реабилитация
Некоторые разработки, созданные для защиты астронавтов в невесомости, стали находкой для реабилитационной медицины. Например, костюм «Чибис», который помогает перераспределять кровь в организме: на его основе разработали специальный реабилитационный костюм для детей с церебральным параличом. Он помогает тренировать мышцы, улучшать кровообращение и восстанавливать движения.
И это далеко не все примеры! Так у космической медицины появляется земная миссия: сделать здоровье крепче, а технологии — доступнее.
Что можно сказать в заключение?
Космос остается суровым испытанием для человеческого организма. Даже с ежедневными тренировками, телемедицинскими протоколами и высокотехнологичными средствами защиты микрогравитация, радиация и изоляция остаются серьезной угрозой для здоровья экипажа.
Ученые во всем мире уже пытаются создать искусственную гравитацию и разрабатывают радиопротекторы — препараты, которые смогут защищать организм от радиации. Это станет ключом к длительным миссиям: на Луну, Марс и еще дальше.
Космическая медицина — это не только про выживание за пределами Земли. Это источник прорывов, которые меняют и нашу повседневную медицину: дистанционная диагностика, реабилитационные технологии, новые препараты. Все, что помогает человеку жить и выживать в космосе, возвращается на Землю и работает здесь, ради здоровья каждого из нас.
Источники
- Code of Federal Regulations. Title 14. Chapter V. Part 1214 https://www.ecfr.gov/current/title-14/chapter-V/part-1214
- NASA — Health Impacts of Radiation in Space and Countermeasures https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20250004252/downloads/Book%20Chapter.pdf
- NASA Technical Brief OCHMO-TB-030: Bone Loss https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2023/12/ochmo-tb-030-bone-loss.pdf
- NASA — Bone and Mineral Evaluation and Analysis https://www.nasa.gov/directorates/esdmd/hhp/bone-and-mineral-evaluation-and-analysis/
- NPJ Microgravity. The effects of microgravity on bone structure and function https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8983659
- Business Insider — What Happens to the Human Body in Space https://www.businessinsider.com/what-happens-effects-human-body-space
- British Journal of Anaesthesia — An overview of space medicine https://www.bjanaesthesia.org/article/S0007-0912%2817%2954125-2/fulltext
- Brazilian Journal of Physical Therapy — Virtual reality in children with cerebral palsy https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8353293
- Evolution of Russian Microgravity Countermeasures https://www.researchgate.net/publication/284749312_Evolution_of_Russian_Microgravity_Countermeasures
- UNOOSA — Space Spinoffs for Persons with Disabilities https://www.unoosa.org/documents/pdf/Space4PersonswithDisabilites/2023Spinoffs/Elena_Tomilovskaya_IBMP.pdf
- ESA — Advanced Ultrasound for the Space Program and on Earth https://www.esa.int/Science_Exploration/Human_and_Robotic_Exploration/International_Space_Station_Benefits_for_Humanity/Advanced_Ultrasound_for_the_Space_Program_and_on_Earth
- NASA — Ultrasound Scans in Space Transform Medicine on Earth https://www.nasa.gov/missions/station/ultrasound-scans-in-space-transform-medicine-on-earth/
- Britannica — Boris Borisovich Yegorov https://www.britannica.com/biography/Boris-Borisovich-Yegorov
- NASA — Mir Space Station https://www.nasa.gov/history/SP-4225/mir/mir.htm
- BBC — Медицинская помощь в космосе
https://www.bbc.com/russian/science/2016/01/160110_iss_medical_care - BBC — Космос и медицина
https://www.bbc.com/russian/russia/2013/05/130513_blog_space_blinov_medicine_7 - РБК — Технологии космоса для Земли
https://trends.rbc.ru/trends/industry/6618db009a7947c623592d96 - Центр подготовки космонавтов им. Ю.А. Гагарина
https://www.gctc.ru/main.php?id=283 - NASA — Human Research Roadmap
https://humanresearchroadmap.nasa.gov/explore/ - NASA — Gradient Compression Garments
https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20170000798/downloads/20170000798.pdf - NASA ISS On-Orbit Status, 7 November 2012
https://spaceref.com/status-report/nasa-iss-on-orbit-status-07-november-2012/ - Научная Россия — МКС: 20 лет в космосе
https://scientificrussia.ru/articles/mks-20-let-v-kosmose