3 года назад
Нету коментариев

Мы живем в эпоху научно-технической ре­волюции. Человек создал сложные космические аппара­ты, которые помогли ему вырваться из цепких объятий земного притяжения и проникнуть в необъятный космос. Нога человека ступила на Луну, но не следует забывать, что Луна — лишь спутник Земли и находится от нее на сравнительно недалеком расстоянии.

Для дальнейшего изучения космического простран­ства в будущем предстоят все более продолжительные полеты к дальним планетам. Это потребует от специали­стов не только решения целого ряда технических, но и сложнейших биологических проблем. Для полета на Луну были использованы небольшие запасы кислорода, пищи и воды. Но, например, для путешествия к Марсу потре­буется целый год, к Сатурну — 4 года, а путь к Урану продолжался бы десятилетиями. При таком положении запастись для космического корабля всем необходимым на Земле невозможно. Элементарные расчеты, сделан­ные советскими учеными, показывают, что вес необходи­мого запаса для полета в течение 10—15 суток равняет­ся массе членов экипажа, а запасы на год превышают массу членов экипажа в десятки раз. При полетах к бо­лее отдаленным планетам Солнечной системы, которые могут продолжаться десятки лет, вес запасов достиг бы астрономических цифр. Эти данные говорят о том, что обеспечить космонавтам нормальные условия жизни во время их будущих продолжительных полетов существу­ющими методами практически пока невозможно. Вот почему советские специалисты рассматривают эти про­блемы в совершенно ином аспекте.

Еще в 1870 г. великий русский ученый К. Э. Циол­ковский заметил, что в кабине космического корабля не­обходимо воспроизвести естественные взаимоотношения человека с природой, существующие на Земле. Миниа­тюрной моделью, которая будет содержать все матери­альные и энергетические связи человека, должна стать замкнутая система, работающая за счет энергии солнеч­ного излучения.

Теперь уже не подлежит сомнению, что в кабине кос­мического корабля должна быть создана замкнутая эко­логическая система круговорота веществ, сходная с кру­говоротом веществ на нашей планете. В этом небольшом пространстве необходимо создать микромир, в котором будут строго дозированы растительные и животные ор­ганизмы. В первую очередь надо решить вопрос о круго­обороте воды, а затем — о кругообороте растений и жи­вотных, дающем необходимое количество продуктов питания и кислорода. Но эти на первый взгляд простые во­просы, связанные с созданием замкнутого биоцентра, становятся исключительно сложными, если к ним при­смотреться поближе. Например, проблема безопасности. В то время как механические элементы замкнутого цик­ла могут иметь большую прочность или можно взять с собой необходимое количество запасных частей, в край­нем случае даже изготовить какие-то нужные детали в самом корабле, то что произойдет, если нарушится один из участков биологической цепи? Это привело бы к нару­шению всего замкнутого цикла. Даже временное нару­шение одного из циклов (что трудно исключить при дли­тельном полете) повлечет за собой опасность заболева­ний и даже гибели животных и растений. Но самая серь­езная опасность скрывается в самих биологических про­цессах: биологические свойства, особенно организмов растений, могут резко измениться в условиях продолжи­тельной невесомости, вибрации, космических излучений и целого ряда других известных и неизвестных причин.

Возникает проблема: как же предохранить будущих путешественников от такой опасности? Разумеется, не­возможно взять с собой в качестве запасных частей ра­стения и животных, входящих в замкнутый экологиче­ский цикл кругооборота веществ.

Вот почему взгляды ученых, занимающихся этими проблемами, снова обращаются к патентам живой при­роды. В этом отношении весьма заманчивой представля­ется перспектива изоляции космонавтов в специальном помещении космического корабля на время большей ча­сти длительного путешествия и перевода их в состояние анабиоза или гибернации, чтобы затем в необходимый момент автоматически или по команде с Земли безопас­но вернуть их к нормальной температуре и к жизни.

Почему же ученые сосредоточили свое внимание на этом уникальном биологическом явлении, стремясь мо­делировать его применительно к космонавтике?

Прежде всего наиболее привлекательно то, что жи­вотные в состоянии анабиоза или зимней спячки расхо­дуют намного меньше кислорода и не нуждаются в пи­ще. Кроме того, доказано, что у них повышается устой­чивость к неблагоприятным факторам окружающей среды. Исключительно интересной особенностью состо­яния анабиоза или зимней спячки у животных является их повышенная устойчивость к неблагоприятным воздей­ствиям. Так, например, установлено, что инфекционные болезни у таких животных не развиваются даже при искусственном заражении, а многие яды, смертельные для их организма в обычных условиях, в состоянии ана­биоза или гибернации для них абсолютно безвредны. До­казано даже, что, когда такие животные были подверг­нуты смертельной дозе ионизирующего облучения, они все равно выжили, так как у них в такой период сильно понижен обмен веществ и после пробуждения их жиз­ненные функции протекали вполне нормально.

Эта временная устойчивость к заболеваниям, ядам и особенно к опасной радиации исключительно важна для будущих длительных космических полетов. Если принять во внимание вероятность того, что космическому кораб­лю придется проходить через зоны опасных космических излучений, станет ясно, какое значение имеет обеспече­ние защиты космонавтов от ионизирующей радиации.

Кроме того, дальние космические полеты будут осу­ществляться при скоростях, близких к скорости света. Это выдвигает со своей стороны перед космической био­логией новые проблемы. При подобных полетах живые организмы будут подвергаться длительному влиянию по­вышенных ускорений. Следовательно, ученым необходи­мо заблаговременно выяснить, смогут ли космонавты без­болезненно вынести подобное испытание.

В этом отношении интерес представляют опыты, про­веденные на животных, о которых сообщил советский ученый Н. Тимофеев. Было установлено, что их устойчи­вость к перегрузкам (ускорениям) зависит от интенсив­ности обмена веществ. Например, при охлаждении крыс до температуры 28—22°С животные в 2 раза легче пере­носили ускорение, превышающее земное в 30 раз. А ког­да животные находились в состоянии глубокой гипотер­мии при температуре тела от 5 до 8°С, их жизнедеятель­ность восстанавливалась даже после пятиминутного воз­действия ускорением, превышающим земное в 70—80 раз. В этом случае кровь становилась в 5—6 раз тяжелее ртути. Если такое же ускорение (перегрузка) было бы получено не на центрифуге (как это происходило в усло­виях опыта), а в условиях космического полета, то всего за 5 мин корабль развил бы вторую космическую ско­рость и стал бы спутником Солнца.

Во время проведения другого опыта крысы были воз­вращены к жизни после того, как их в состоянии глубо­кой гипотермии продержали в течение 20 мин в услови­ях вакуума, соответствующего вакууму, на высоте 18— 20 км над уровнем моря, где все животные погибли бы уже в первые же секунды. Советские ученые считают, что сохранение жизни при таких значительных перегрузках и при таком разреженном воздухе не является крайним пределом.

Но возможно ли, чтобы в будущем космонавты были доведены до состояния, близкого к анабиозу или гибернации? На этот вопрос с точки зрения науки дан положи­тельный ответ. Вспомним широкое применение гипо­термии в медицине. Почти все хирургические клиники в мире применяют этот метод. При сложных сердечно-со­судистых, мозговых и глазных операциях, а также в тех случаях, когда пациенты не переносят фармакологиче­ских наркозов, хирурги используют заимствованный у природы патент — гипотермию. При гипотермии осто­рожно, но быстро охлаждают весь организм (или его часть), при этом резко понижается обмен веществ, зна­чительно замедляется движение крови, а чувствитель­ность исчезает полностью. Это позволяет хирургам про­водить свою работу, не опасаясь непредвиденных осло­жнений.

Но продолжительность даже самой сложной опера­ции исчисляется несколькими часами. Возникает вопрос: возможно ли держать человека в таком состоянии не­сколько суток или недель? В этом отношении представ­ляют интерес уже упомянутые опыты американских уче­ных Фея и Смита, которые они провели с лечебной целью над больными раком. С биологической точки зре­ния важнейшей является сама возможность держать че­ловека в течение 40 суток в состоянии гибернации без каких-либо повреждений, а также понижать температу­ру его тела до 29—27,7° С.

Почему же не применить эти методы в космической биологии и медицине?

Сейчас ученые обсуждают и такую проблему: как оп­ределить самую целесообразную при космических поле­тах степень анабиотического состояния, в которую следу­ет привести космонавта? В этом отношении они различа­ют две степени: первая — гибернация, при которой налицо частичный анабиоз с сохранением дыхания и сердеч­ной деятельности, хотя они очень замедленны, а также понижение обменных процессов и температуры тела до 26—28°С, и вторая — гипотермия, представляющая со­бой глубокий анабиоз, при которой температура тела по­нижается до 2—6°С. При второй степени любое пониже­ние температуры тела на 1°С сокращает потребность ор­ганизма в кислороде и обмен веществ в среднем на 5%. Расчеты ученых показали, что гибернация сохраняет 35—40% жизненно необходимых запасов организма, а глубокая гипотермия — почти 100%. Следовательно, вто­рая степень анабиоза практически решает многие про­блемы, стоящие перед космической биологией в связи с будущими дальними межпланетными полетами.

Разумеется, опыты в этом направлении станут воз­можны только после создания сложной аппаратуры, обес­печивающей автоматическое искусственное регулиро­вание химического состава и физического состояния внут­ренней среды в соответствии с заданной программой. Техника обычных физиологических лабораторий не в состоянии обеспечить анабиоз у высших млекопитающих или у человека. Вот почему прежде всего необходимо спроектировать и создать принципиально новую сверх­современную аппаратуру. Только с помощью такой аппа­ратуры можно реализовать требования, предъявляемые учеными криобиологами и экзобиологами для осуще­ствления будущих космических полетов, которые будут продолжаться годами. Несомненно, эти высокие требо­вания лягут в основу принципиально новых решений, ну­ждающихся в многочисленных экспериментах и исследо­ваниях. Дальнейшее изучение анабиотического состоя­ния у млекопитающих имеет огромный научный и прак­тический смысл, так как в будущем это состояние может оказаться единственным средством спасения жизни чле­нов экипажа при аварийных ситуациях, вероятность ко­торых обязательно следует предусматривать при дли­тельных межпланетных полетах.

Космическая биология находится в стадии становле­ния, можно сказать, в «юношеском возрасте», но, даже учитывая это обстоятельство, нельзя не отметить, что путь ее развития избран правильно и он неизбежно сно­ва пройдет через патентное бюро живой природы.