Физиолого-гигиенические исследования космических средств спасения


Кресло центрифуги, которая использовалась для подготовки группы космонавтов к первым космическим полетам человека. На заднем плане видно ограждение, внутри которого находились врачи и инженеры, обеспечивавшие проведение и безопасность испытаний.

Исследования по влиянию на организм космонавта длительных перегрузок (ускорений) начались задолго до первого космического полета Ю.А. Гагарина и основывались на богатейшем опыте изучения многими авторами переносимости длительных перегрузок летчиками военной авиации. Следует подчеркнуть важную роль в становлении проблемы перегрузок видных ученых — сотрудников НИИАМ (Научно-исследовательский институт авиационной медицины) уже в первые годы его существования. Наибольший вклад в ее решение внесли профессора Д.И. Иванов, А.Г. Кузнецов, кандидаты медицинских наук В.И. Бабушкин, В.В. Усачев. Тем не менее специфические характеристики космических перегрузок и особенности их переносимости человеком потребовали проведения специальных исследований, создания новых аппаратурных и стендовых методик, разработок новых критериев переносимости, а также проведения натурных и полунатурных экспериментов на животных и с участием испытателей. Целесообразно выделить три этапа развития данной проблемы в научной и научно-практической тематике Института авиационной и космической медицины.

1-й этап

Предварительный период изучения воздействия перегрузок направления «грудь—спина» на организм человека и животных, в том числе при запусках геофизических ракет и первых спутников Земли (1949—1960).

2-й этап

Период интенсивного изучения переносимости космонавтами перегрузок +Gх , возникающих при полетах на космических кораблях типа «Восток», «Восход» и «Союз», а также сохранения устойчивости после длительного космического полета (1961—1970).

3-й этап

Разработка средств и методов обеспечения профессиональной деятельности космонавта при воздействии перегрузок направления «голова—таз», характерных для участка спуска пилотируемого авиационно-космического аппарата многоразового использования типа «Буран» (1975—1992). На 1-м этапе развития проблемы впервые в мире с участием группы сотрудников НИИАМ были проведены исследования при запусках животных на геофизических ракетах, а затем на искусственных спутниках Земли, сконструированных в конструкторском бюро, возглавляемом Главным конструктором, академиком СП. Королевым. Первая работа при запусках ракет до высоты 100 км была выполнена в 1950—1951 гг. профессором В.И. Яздовским под руководством первого начальника НИИАМ А.В. Покровского и при участии врачей В.И. Попова и А.Д. Серяпина Первый запуск ракеты типа 1РБ с двумя собаками Мишкой и Чижиком в гермокабине состоялся 7 октября 1950 г. до высоты 88,7 км. Длительные перегрузки действовали в направлении «спина—грудь» только на активном участке и достигали 5,5 ед. Спуск головной части ракеты вместе с гермокабиной осуществлялся с помощью парашютной системы, о перегрузках торможения сведения отсутствуют. Регистрации параметров среды и состояния животных в полете не проводились. Обследование собак после полета не обнаружило каких-либо изменений в организме.

Пульт управления центрифугой ИАиКМ, используемой для отработки научно-практических задач врачебной экспертизы летного состава и космонавтов. За пультом оперативного медицинского контроля за состоянием испытуемого — ответственный врач — ведущий специалист по проблеме влияния перегрузок на организм летчика и космонавта А.Р. Котовская.

Аналогичные 4 успешных запуска ракет с животными были проведены этими же исследователями в июле—августе 1951 г. В этих полетах были зарегистрированы виброперегрузки в пределах ±2 — ±4 ед. при свободном падении (раскачка гермокабины), высота полета составила 88,7—100,8 км, а ударная перегрузка при раскрытии парашюта — 5 ед. . В дальнейшем на 1-м этапе эта проблема развивалась по следующим трем основным направлениям:изучение переносимости перегрузок собаками при запусках геофизических ракет на высоты до 212 км;исследование на центрифуге переносимости испытателями и животными перегрузок направления «грудь—спина», приближающихся по своим параметрам к перегрузкам реального космического полета;практическая наземная подготовка космонавтов на центрифуге с воздействием режимов перегрузок, ожидаемых в условиях космического полета. Следует подчеркнуть, что дальнейшие запуски геофизических ракет с животными были проведены позже, в 1955—1956 гг., до высот 212 км и сопровождались более широким участием сотрудников НИИАМ . В полете проводилась непрерывная регистрация параметров жизнедеятельности животного в гермокабине, в том числе величины перегрузки, а также киносъемка внешнего вида животных. Второй этап работы с животными был проведен на геофизических ракетах типа 1РД и 1РЕ в 1954—1956 гг. Животные находились в скафандрах на тележке, которая катапультировалась на участке спуска головного отсека ракеты. Эта работа проводилась под научным руководством академика А.А. Благонравова, члена-корреспондента АН СССР В.Н. Черниговского, профессора В.И. Яздовского и при участии ныне академика О.Г. Газенко, молодых сотрудников НИИАМ Е.М. Юганова, А.Д. Серяпина, И.С. Балаховского, А.Р. Котовской, Б.Г. Буйлова, И.И. Касьяна, А.А. Гюрджиана, И.С. Георгиевского . Было проведено 8 запусков, однако вследствие технических неполадок далеко не все собаки вернулись живыми. Более удачными были последние 2 спуска в июле 1956 г. Перегрузки на участке взлета ракеты не превышали 5,5 ед. и действовали в направлении «спина—грудь». Ударная перегрузка при раскрытии парашюта составила 7 ед. Во всех запусках отмечалась высокая травматичность животных от воздействия разнонаправленных перегрузок спуска, усугубляющаяся наличием гермошлема. Следует подчеркнуть, что впервые в мире в этих полетах были получены объективные данные о состоянии животного (киносъемка, частота пульса и дыхания, артериальное давление, температура тела) в баллистическом полете при действии кратковременной невесомости и перегрузок. Последующие запуски ракет типа 2А (210 км), 5А (450—473 км) в 1957— 1958 гг. оказались еще менее удачными, хотя уровень медицинских исследований повысился. Была разработана специальная бортовая регистрирующая аппаратура типа КМА-1; Е.М. Югановым были проведены первые исследования с крысами и мышами по координации движений при действии перегрузок и невесомости; было запущено в полет наркотизированное животное Следующим этапом развития проблемы явилась подготовка к запуску животных на первых искусственных спутниках Земли. Начало данной работы относится к 1956 г. Она проводилась под руководством академиков В.В. Парина, В.Н. Черниговского, сотрудниками института В.И. Яздовским, О.Г. Газенко, АД. Серяпиным, А.М. Гениным, А.Р. Котовской, Е.М. Югановым, И.И. Касьяном, И.С. Балаховским, В.Г. Буйловым, B.C. Георгиевским и др. . Одним из этапов работы была подготовка животных на центрифуге к перегрузкам величиной до 10 g по графикам взлета и спуска космического корабля, проводимая под руководством АР. Котовской с участием врача С.Ф. Себежко, лаборантов Н.Н. Казаковой, В.Н. Поляковой, З.С. Скуридиной, Л.И. Карповой, Т.С. Львовой. Предполагалось все работы завершить к 15.09.57 г., срок запуска животного на ИСЗ был определен в третьем квартале. 1958 г. Следует отметить, что параллельно проводилась работа сотрудниками «авиационного управления» кандидатами медицинских наук В.И. Бабушкиным и Э.В. Маруханяном по изучению переносимости перегрузок собаками. Для этих целей использовалась трофейная немецкая центрифуга радиусом 4,5 м с подвесным креслом. Другой экземпляр центрифуги был установлен в ЦВНИАГе и использовался в дальнейшем для подготовки группы кандидатов в космонавты. Первая группа кандидатов проходила предварительный отбор на центрифуге НИАГ в мае—июле 1960 г.. При этом определялась их устойчивость к перегрузкам +G величиной до 7—8 ед. различной длительности и перегрузкам «грудь—спина» величиной от 7 до 12 ед. Хорошую переносимость показали 13 человек, у 3 человек она оказалась удовлетворительной и у 2 — пониженной. Испытания проводились А.Р. Котовской при участии П.М. Суворова от НИАГа и Г.Ф. Хлебникова от ЦПК. Проведение испытаний на центрифуге обеспечивали инженеры С.И. Лобашков и П.П. Балынин, а также лаборанты О.А. Степакова и Л.Г. Каманина. В этих исследованиях впервые применительно к условиям воздействия перегрузок космического полета проводились исследования ЭЭГ и функции внешнего дыхания. Угол наклона кресла к вектору перегрузки составлял 65°, т.е. не был оптимальным. Но уже после полета Ю.А. Гагарина в 1961 г. А.Р. Котовской с сотрудниками в исследованиях на испытателях впервые в мире была обоснована целесообразность использования угла наклона спинки 78—80° к вектору перегрузки, что впоследствии и было реализовано на космических кораблях «Восход» и «Союз» . Предварительную подготовку на центрифуге к первому космическому полету прошли в декабре 1960 г. 6 кандидатов, показавших хорошую переносимость перегрузок на предварительном этапе. Программа тренировки включала перегрузки направления + Gx до 10 ед. длительностью 2 мин и воздействие перегрузок реального полета величиной до 12 ед. В эту группу, помимо Ю.А. Гагарина и Г.С. Титова, вошли космонавты П.Р. Попович, В.Ф. Быковский и Г.Г. Нелюбов . Подводя итоги предварительного этапа развития проблемы длительных перегрузок в космической медицине, следует подчеркнуть, что в ее решение основной научный вклад внесли сотрудники «космического» Управления института под руководством профессора В.И. Яздовского, хотя принимали участие и отдельные сотрудники 6 отдела II «авиационного» Управления . Второй период развития проблемы перегрузок в космической медицине начинается с первого полета Ю.А. Гагарина, в котором была четко показана необходимость разработки различных фундаментальных аспектов данной проблемы для дальнейшего развития пилотируемой космонавтики. Важно подчеркнуть, что именно в полете первых космических летательных аппаратов типа «Восток» перегрузки спуска достигали наибольших величин, а поза космонавта была менее благоприятной для переносимости — 65° от вектора перегрузки. В то же время постоянное увеличение длительности орбитальных полетов обострило проблему неблагоприятного влияния длительной невесомости на переносимость космонавтами перегрузок, возникающих на этапе посадки космического корабля. Наконец, усиливалось внимание исследователей к совершенствованию наземной подготовки космонавтов, в том числе на центрифуге. Основными направлениями исследований космических перегрузок на этом этапе становятся:углубленное изучение влияния поперечных перегрузок на переносимость их человеком и состояние различных функциональных систем;разработка оптимального угла наклона спинки кресла космонавта к вектору реальной перегрузки;обоснование средств и методов профилактики неблагоприятного влияния невесомости на переносимость космонавтами перегрузок;разработка новых способов повышения индивидуальной устойчивости человека к поперечным перегрузкам;изучение патофизиологических механизмов и повреждающего действия однократных и многократных перегрузок в направлении «грудь—спина»;психофизиологические аспекты деятельности космонавта на фоне действия поперечных перегрузок.

© Коршункова Мария