Апрель в календаре Года науки и технологий выбрали месяцем освоения космоса. В Институте медико-биологических проблем, который основали через два года после полета Юрия Гагарина, с середины 1960-х занимались вопросами влияния космического полета на организм человека.

В здании, где с академиком Виктором Михайловичем Барановым мы говорили об истории и перспективах космической медицины, испытывали и разрабатывали системы жизнеобеспечения для космических кораблей и орбитальных станций: терморегулирование, регенерация воды, поглощение углекислого газа.    

Как развивались системы обеспечения жизнедеятельности человека, можно ли отправлять в космос непрофессионалов, какого направления придерживается сегодня космическая медицина и какие специалисты нужны в отрасли – в интервью из Института медико-биологических проблем к 60-летию полета первого человека в космос.

Академик РАН Виктор Михайлович Баранов

Академик РАН Виктор Михайлович Баранов

Фото: Николай Мохначев

- Институт открыли в 1963-м году. Тогда уже шесть советских космонавтов слетали в космос и вернулись обратно – появилось подтверждение тому, что человек может отправиться за атмосферу и вернуться. Какие тогда стояли задачи перед космической медициной?

- Первые полеты показали, что человек может находиться в космосе сравнительно непродолжительное время. Тогда Сергей Павлович Королев расширял задачи – целью стала возможность жить на орбите продолжительное время. То есть уже тогда думали про создание орбитальных станций.

Юрия Гагарина перед полетом в космос готовил Институт авиационной медицины. Это военный институт с соответствующими задачами. Сергей Королев и президент Академии наук Мстислав Келдыш инициировали создание нового института, который работал бы над новыми задачами. 4 ноября 1963-го года вышел  приказ Минздрава – тогда еще не было понимания, какое название дадут институту, но независимо от названия задача стояла одна – начинать глубоко исследовать особенности космических полетов. Первые полеты показали, что человек может находиться в космосе, но практически все механизмы этого пребывания были непонятны: проявились неблагоприятные действия невесомости и факторов космического полета, которые требовали исследований.

Уже тогда готовились к длительным космическим полетам – в 1967-м году в Институте медико-биологических проблем начался годовой эксперимент по медико-техническим испытаниям систем жизнеобеспечения, которые должны быть на орбитальной станции.

Эксперимент проводили в барокамере – ее объем был достаточно маленький относительно нынешних барокамер или орбитальных станций – около 40 кубических метров. В течение года там находились три испытателя – врач Герман Мановцев был командиром, Борис Улыбышев – техником, а Андрей Божко – биологом. Ребятам немного «не повезло» – это был високосный год, поэтому вместо 365-ти суток они провели в барокамере 366. За это время испытали системы жизнеобеспечения, разработанные для будущих станций – эксперимент показал, что эти системы эффективны и позволят длительное время находиться в космическом полете.

То, что нужна система профилактики, показал полет Андрияна Николаева и Виталия Севастьянова. Миссия Союз-9 длилась 17 с половиной суток, полет показал, что если не принимать меры профилактики, то космонавты возвращаются в тяжелом физическом состоянии – трудно переносят нагрузки, нарушается ортостатическая устойчивость – способность держать вертикальное равновесие. Речь заходила о том, что с этими проблемами невозможно справиться, но для решения таких задач и создавался ИМБП. Институт совместно с коллегами из Института авиационной медицины и Центра подготовки космонавтов достаточно быстро разработали систему профилактики неблагоприятного действия невесомости. Научные исследования проходили параллельно с практическими задачами: нужно было изготовить средства, которые позволяли бы выполнять рекомендации врачей.

   

   

Фото: Николай Мохначев

В помещении ИМБП изучают переговоры космонавтов

В помещении ИМБП изучают переговоры космонавтов

Фото: Николай Мохначев

 

 

На первой орбитальной станции уже были средства профилактики. Полет на нее окончился трагически – погибли три замечательных космонавта: Добровольский, Пацаев и Волков (вторая экспедиция на орбитальную станцию «Салют-1» в 1971-м году. Экипаж миссии «Союз-11» провел на станции 22 дня и успешно выполнил программу полета. После расстыковки и выдачи тормозного импульса корабль начал спуск с орбиты. После разделения отсеков произошла разгерметизация спускаемого аппарата, и экипаж погиб на этапе спуска и посадки, - прим.ред). Тогда некоторые специалисты сомневались в надежности новой системы жизнеобеспечения и связывали гибель космонавтов с невесомостью. Это сейчас понятно, что проблема была в  разгерметизации.

Исследования на орбитальных станциях продолжились – институт играл в этом головную роль и объединял разные организации. В 1978-м году коллектив авторов во главе с директором института Олегом Георгиевичем Газенко получил Государственную премию за разработку системы профилактики, которую применяли для космических полетов. 

Тогда же началась и программа исследований на биологических спутниках. За космонавтами наблюдали, исследовали их состояние до и после полетов, но понять глубокие механизмы можно было, исследуя биологические объекты в процессе полета. Наращивались знания о влиянии невесомости, появлялось понимание, что нужно сделать, чтобы купировать ее негативные последствия. Венцом космической медицины была станция «Мир» - там было очень много медицинского оборудования, которое создавалось именно для этих задач.

На станции «Мир» космонавт Валерий Поляков совершил самый длительный полет – 438 суток. Я встречал его на месте посадки, первое, что он сказал, когда мы вынимали его из аппарата, это: «Виктор, мы доказали, что можем лететь на Марс». Было доказано, что система профилактики неблагоприятного действия невесомости существует и она эффективна, если соблюдать все рекомендации.

Сложность этой профилактики в том, что требуется много времени на физические нагрузки – нужно заниматься где-то два с половиной часа в день. Это заставляет наших специалистов искать альтернативные методы: их можно было бы использовать дополнительно или на определенных участках полета. Над этим сейчас работает отдел, который долгое время возглавляла Инесса Бенедиктовна Козловская – энергичная и талантливая женщина, которая проводила фундаментальные исследования в области нервно-мышечной системы и нейросенсорные исследования.

Около 20 лет назад мы проводили совещание: «Справятся ли существующие системы жизнеобеспечения для полетов за пределы орбит Земли?». Эксперты показали, что это можно сделать при определенных условиях – системы жизнеобеспечения прошли большой путь от систем запасов, когда приходилось брать с собой кислород и воду до регенарационных систем: сейчас и кислород, и воду можно  получить на космической станции. Очень важным звеном обеспечения жизнедеятельности космонавтов должны быть биологические системы.

В прямом эфире отображается положение МКС 

В прямом эфире отображается положение МКС 

Фото: Николай Мохначев

- Какие условия должны быть соблюдены, чтобы на существующих космических аппаратах можно было бы совершать дальние полеты?

- Нужно разработать систему медицинского обеспечения в автономных условиях: если что-то случится на околоземной орбите, экипаж может спуститься на Землю в течение трех-шести часов. Во время полетов к ближайшим планетам или спутникам этого сделать невозможно.

В экипаже должен быть врач. И есть разные мнения, какая специальность должна быть у этого врача, ведь он не может быть специалистом во всем. На мой взгляд, это должен быть врач интенсивной терапии. Тот, кто может сразу помочь в случае острых состояний, а дальше лечить, используя связь с Землей или справочник. Должна быть система медицинского обеспечения.

Чрезвычайно важный фактор – это радиация. Если мы не научимся ее купировать, то дальние полеты будут затруднительны. Сейчас это главная проблема при полетах на Луну или Марс. А особенность Луны – это еще и лунная пыль: полет американцев показал, что это серьезный вопрос с точки зрения здоровья космонавтов. Сейчас состав этой пыли известен, пробы есть у нас, у американских и китайских ученых. Важно, чтобы пыль не попадала в корабль, а значит и в органы дыхания или глаза. А если попадет, надо понять, какие меры предпринимать.  

Нужно решить и задачи, которые связаны с пребыванием в условиях измененной гравитации. На Луне это одна шестая часть от земной, на Марсе примерно 38 процентов – это уже другая биомеханика дыхания и движений – в первую очередь это связано с передвижением по поверхности – нужно разрабатывать средства перемещения и работы в условиях гипогравитации – это что-то среднее между земной гравитацией и невесомостью.

А кроме того, автономность и задержка связи могут отразиться на взаимоотношениях в коллективе. То есть – у нас целый комплекс задач и фактически нужно готовить новую систему медико-санитарного обеспечения экспедиций.

- А какие альтернативы ежедневным двухчасовым тренировкам предлагают ученые?

- Например это электростимуляция мышц. Накладываются электроды, дается ток, и мышцы сокращаются, фактически имитируя работу. Это не совсем приятная процедура, хотя некоторым космонавтам она нравилась. И эта процедура позволяет человеку работать.

Очень хороший эффект дала пневмостимуляция стопы. Это специальные ботинки: в них 256 точек, которые начинают действовать на стопу. Меняя скорость воздействия, можно воспроизводить влияние на стопу от ходьбы до бега. Когда мы ходим на Земле импульсы от телец Фатера-Пачини идут в спинной мозг и выше. На уровне спинного мозга они замыкаются, информация анализируется нервной системой, и дается обратный импульс управления. Если в невесомости мы не получаем этой обратной информации, происходят изменения в мышцах, детренированность. А это средство компенсирует недостаток проприоцептивной информации. Оно хорошо подходит и для реабилитации больных, которые восстанавливаются после инсульта.

- А какие еще космические разработки используют в гражданской медицине?

- Трудно их все перечислить. Когда министром здравоохранения был Евгений Иванович Чазов, в министерстве устроили выставку «Космическая медицина для практического здравоохранения». Тогда институт представил около восьмидесяти предложений. Можно очень широко использовать разработки космической медицины в гражданских целях.

Например, в физиологии, реабилитации больных. ИМБП совместно с коллегами из других организаций разработал костюм «Пингвин» с встроенными амортизаторами, чтобы поддерживать определенную позу. На его основе разработали костюмы для больных детским церебральным параличом. Есть система центров, где эти костюмы используют, совершенствуют и разрабатывают новые. Они очень эффективные. Если бы специалисты института сделали только лишь этот костюм, это был бы уже прекрасный результат для практического здравоохранения.

Также развиваются биотехнологии – использование условий невесомости, чтобы получать более чистые лекарственные препараты. На борту МКС наши космонавты проводят эксперименты с кристаллизаторами. Например, когда на Земле выращивают кристалл белка, сила притяжения не дает сформироваться большому или достаточно правильному кристаллу – в условиях невесомости их можно выращивать.

Был выращен кристалл теплового шока. Он обладает цитостатическим действием, то есть не позволяет клетке размножаться. Значит, его можно попробовать использовать при лечении онкологических заболеваний. Когда мы его изучим, узнаем его структуру и начнем воспроизводить, появится возможность создать еще один лекарственный препарат.

При Организации Объединенных Наций есть комитет, который занимается вопросами мирного космоса, и отдельная международная подгруппа посвящена космосу и здравоохранению – «Space and health». Очень многое зависит от того, какие задачи практическое здравоохранение ставит перед космосом. Должны быть взаимные встречи, конференции. Надо учить студентов так, чтобы они уже в вузах понимали, что может дать космос для практической медицины – таких кафедр у нас раз-два и обчелся – над этим еще придется поработать.

Фото: Николай Мохначев

Фото: Николай Мохначев

- А насколько охотно молодежь идет в космическую медицину?

- В институте вы можете встретить много молодых людей, хотя и нельзя сказать, что идет большой поток. Тут дело в самой космонавтике: раньше все рвались в космонавты, и конкурс был гораздо больше.

Студенты идут в аспирантуру и хотят заниматься космической медициной – особенно те специалисты, которые занимаются вопросами молекулярно-генетических исследований. Сейчас задачи для космической медицины меняются в соответствии с федеральной космической программой и, я думаю, появится определенный подъем и интерес.

- Какие специалисты сейчас нужны в космической медицине? Хирурги, терапевты, вирусологи…

- Есть такое понятие «Life Sciences» – науки о жизни. На современном этапе космическая медицина носит профилактический характер. Чтобы человек отправился в полет он должен быть здоровым, отбор жесткий.

Хирурги и терапевты – это лечебные специалисты. Мы должны использовать их опыт, но и они должны знать, что такое космическая медицина. Я б собрал группу врачей-экспертов по лечебным специальностям, которые знают, чем отличаются заболевания в невесомости, а у них есть отличия. Это персонифицированная медицина, то, к чему мы пришли на Земле – нужно лечить не болезнь, а человека. 

В области космической медицины я бы усилил молекулярно-генетическое направление. Потому что это связано с радиацией, с индивидуальной чувствительностью к радиационным воздействиям. Здесь надо углублять наши знания, это даст возможность прогнозировать последствия для организма космонавта после длительного полета.  И в институте сейчас много работ, которые посвящены клеточным и молекулярно-генетическим исследованиям.

– Космонавты проходят жесткий медицинский отбор, но сейчас на МКС планируют снимать фильм. Выбирают актрису, вероятно, полетит и съемочная группа, то есть в космос отправится команда непрофессионалов. Сейчас это реально?

-То, что это реально мы увидели, когда в космос начали летать туристы, и не один. Конечно, их обследовали, но у них у всех были определенные проблемы.

Средний возраст космонавтов первого отряда – 34-38 лет. А сегодня средний возраст активно летающих космонавтов - 48 лет,  это десять лет разницы. Связано это с тем, что сейчас космонавты проводят исследования, работают со сложными системами, а для того, чтобы подготовить специалиста-ученого или инженера нужно время, а к 50 годам трудно найти полностью здорового человека.

Сейчас идут разговоры, споры о том, что нужно изменить подход к оценке состояния здоровья. Особенно, если это короткий полет. Например, предлагают допускать в космос с частичной недостаточностью здоровья. Но врачи должны знать о проблемах со здоровьем, быть готовыми их решить – нельзя их скрывать. Если, например, у специалиста, который полетит в космос, артериальная гипертензия, врачи должны дать лекарства и рекомендации. Не нужно скрывать, тайно везти препарат и принимать его, если кажется, что что-то не так – мы должны знать и открыто решать такие проблемы.

- То есть космическая медицина открывает орбиту для гражданских?

- Мы должны это сделать. Больше того, если мы переходим к суборбитальным полетам, а не космическим, когда туристу надо всего-то пролететь 1,5 - 3 часа, должна быть особая система допусков. Разница, как у военной авиации с серьезными перегрузками и гражданской, когда мы можем пролететь от Нью-Йорка до Сингапура за 19 часов.

– Резюмируя: какое главное направление работ космической медицины России? Основная цель – это выход за магнитное поле Земли?

-Космическая медицина - это наука, которая обеспечивает пилотируемую программу. Она зависит от федеральной космической программы, целей Роскосмоса и идей главных конструкторов. Сейчас для космической медицины главное ­- это полет на Луну. Решим эту задачу – легче решим проблему полета к Марсу.

Нужны определенные цели и задачи: с какой целью мы летим на Луну или к Марсу? Специалисты, которые занимаются космическими исследованиями, определяют, что нам нужно получить от этих полетов. А наша скромная задача – чтобы человек был здоров, чтобы ему оказали помощь, если что-то случилось во время этого полета, чтобы он смог восстановиться и снова принять участие в работе экипажа. 

 

Интервью в ИМБП с академиком Виктором Михайловичем Барановым

 

Интервью проведено при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ и Российской академии наук.