Цивилизация
Когда человек находится в невесомости, жидкости в его организме распределяются иначе. На Земле из-за гравитации наибольшее давление наблюдается в нижней части тела. Во время космических полетов количество жидкости в верхней части тела возрастает, из-за чего повышается внутричерепное давление. От него страдают в том числе глаза — избыток жидкости деформирует их, давит на глазной нерв. В краткосрочных миссиях это не наносит особого вреда и на Земле состояние возвращается к норме, но длительные космические перелеты в будущем могут травмировать глаза вплоть до потери зрения.
Этот эффект ученые обнаружили около десяти лет назад. Он остается одной из важнейших проблем в будущем освоении космоса.
«Мы не знаем, насколько серьезными могут быть последствия более длительного полета, например, двухлетнего полета на Марс, — говорит доктор Бенджамин Левин из Юго-западного медицинского центра Техасского университета. — Это будет катастрофа, если у астронавтов будут настолько серьезные нарушения, что они не смогут видеть, что делают, и это поставит под угрозу выполнение миссии».
Более чем у половины астронавтов, пробывших на МКС свыше полугода, наблюдаются проблемы со зрением — у них развивается дальнозоркость, появляются трудности с чтением, требуется помощь членов экипажа в проведении экспериментов. До сих пор лучшим средством для борьбы с этими проблемами были специальные очки, но они не способны защитить глазные яблоки от последствий долгосрочного воздействия.
Кроме того, перераспределение жидкости в невесомости повышает риски развития аритмии, которая может привести к образованию тромбов, инфаркту и инсульту, и от этих осложнений защиты пока нет.
Также астронавты жалуются на то, что совершают в космосе больше ошибок. Пока не ясно, связано ли это с повышенным давлением, но для мозга оно не полезно в любом случае.
Команда Левина в сотрудничестве со специалистами NASA занялась поиском более эффективного решения. Подробнее о результате ученые рассказали в статье в журнале JAMA Ophthalmology.
Сначала исследователи отобрали добровольцев, которые вылечились от рака, но еще не удалили порты для химиотерапии — через них можно было измерять давление в черепе напрямую. Добровольцы отправились на самолете в верхние слои атмосферы, где находились в условиях невесомости. Это позволило наиболее точно выяснить, насколько при отсутствии гравитации может повышаться давление — оказалось, меньше, чем у лежащего человека (на Земле воздействие невесомости на организм имитируют с помощью специальных кроватей, где голова добровольца немного опущена вниз). Но у астронавтов, в отличие от испытуемых на Земле, нет возможности просто встать и привести давление в норму за счет оттока жидкостей вниз.
Тогда команда скооперировалась с компанией, разрабатывающей снаряжение для активного отдыха. Целью было создать спальный мешок, который бы обеспечил необходимый отток жидкостей, создав в нижней части тела отрицательное давление. Подобная технология применяется уже несколько десятилетий для поддержания костной и мышечной массы астронавтов, но она не рассчитана на многочасовое использование и не тестировалась в качестве средства борьбы с внутричерепным давлением.
Вместе ученым и инженерам удалось создать спальный мешок с вакуумной системой, позволявшей обеспечить необходимый эффект. Мешок был герметичен и имел прочный каркас, плотно прилегавший к талии. Верхняя половина тела оставалась снаружи, нижняя же на протяжении сна должна была находиться под воздействием вакуума.
Испытать мешок вызвались десять добровольцев. На протяжении трех дней они лежали в постели, ночами на восемь часов ученые помещали нижнюю половину тела некоторых из них в мешок.
Всего трех дней оказалось достаточно, чтобы глазные яблоки немного деформировались. Однако у тех, кто ночевал в спальном мешке, таких изменений не было.
«Это, пожалуй, одна из наиболее важных медицинских проблем, которые были обнаружены за последнее десятилетие в рамках космической программы, — отмечает Левин. — Я благодарен добровольцам, которые помогают нам понять и, надеюсь, решить проблему».
Исследователям еще предстоит выяснить, сколько времени астронавтам стоит проводить в мешке, нет ли у его долгосрочного использования каких-либо побочных эффектов, насколько он вообще эффективен при длительном регулярном использовании. Но уже сейчас ученые уверены, что технология сможет найти применение в будущих миссиях. Кроме того, помимо защиты глаз, регулирование оттока жидкости, вероятно, позволит снизить и риски развития аритмии.