Долгое нахождение в условиях микрогравитации приводит сразу к целому ряду проблем со здоровьем у астронавтов и космонавтов. Среди этих проблем, например, — потеря плотности костной ткани и мышечная атрофия. Но есть и еще одна особенность: человек в невесомости становится выше, так как пониженное гравитационное воздействие заставляет его позвоночник растягиваться. Конечно, многие из нас хотели бы быть выше, но в космосе это может стать настоящей проблемой, потому как это растяжение может вызывать болевые ощущения.
В Королевском колледже Лондона завершились испытания новой версии специального костюма SkinSuit, призванного решить эту проблему. Результаты последних испытаний пока еще не были опубликованы в открытом доступе, но ученые говорят о весьма положительных результатах.
Жизнь и работа астронавта в условиях микрогравитации на борту Международной космической станции 24 часа в сутки и 7 дней в неделю кардинально отличается от обычного 24-часового цикла каждого человека на Земле. В условиях земной гравитации наша спина отдыхает, когда мы спим. Сон в положении лежа позволяет пространству между межпозвоночными дисками заполняться синовиальной жидкостью. Она позволяет нашим костям и суставам отдохнуть от нагрузки, которые они испытывали в течение дня, а также очищает организм от лишних веществ и ускоряет метаболизм клеток. Каждый раз, когда мы просыпаемся, мы становимся чуть-чуть выше, но только на некоторое время. В течение дня сила гравитации заставляет наши межпозвоночные диски опять сближаться, мы теряем в среднем 1,5 сантиметра роста и становимся такими же, как были до этого. В рамках следующего цикла сна наша спина снова растягивается, и так повторяется из раза в раз. Что же касается космоса, то известны случаи, когда позвоночник человека растягивался до 7 сантиметров.
«На Земле, когда вы стоите на ногах, на вас давит не только собственный вес, но еще и сила гравитации. Затем, когда вы ложитесь в кровать, ваша спина растягивается – это нормальный цикличный процесс», — объясняет глава исследования Дэвид Грин.
В условиях микрогравитации спина астронавта никогда не сжимается под действием гравитации и всегда находится в расслабленном, растянутом состоянии. В результате этого наблюдаются частые боли в области спины.
«В космосе нет гравитационной нагрузки, поэтому пространство между межпозвоночными дисками постоянно увеличивается, естественная кривизна позвоночника сокращается, а поддерживающие спину связки и мышцы, которым больше не нужно сопротивляться гравитации, начинают атрофироваться и ослабевать», — продолжает Грин.
Костюм SkinSuit, разработку которого в течение уже нескольких лет ведет Центр космической медицины Европейского космического агентства и Королевский колледж Лондона, основан на наработках Массачусетского технологического института (МТИ). В качестве основного материла он использует спандекс, который выступает в качестве имитатора гравитации и оказывает давление на все тело, начиная от плеч и до ступней.
Астронавты Европейского космического агентства провели испытания костюма SkinSuit в рамках параболических полетов на самолете (где имитируется невесомость), а также на борту МКС. Фото CNES/Novespace, 2014 год
Эффективность костюма на борту МКС проверили датский астронавт Андреас Могенсен, а также французский астронавт Тома Песке. Однако первый вариант костюма астронавты проносили очень недолго. Уж очень неудобным и сковывающим он оказался.
«Первые концепты были действительно очень неудобными. Они обеспечивали примерно до 80 процентов уровня гравитационной нагрузки, но носить их можно было всего пару часов», — говорит исследователь Филипп Карвиль.
Костюм решено было доработать. Кроме того, исследователи создали специальную «водную кровать», наполовину заполненную водой с богатым содержанием магниевых солей. Она использовалась в качестве своеобразной среды для имитации воздействия микрогравитации на организм, которые астронавты испытывают в космосе. Ученые подсмотрели этот прием у Мертвого моря, где высокая концентрация солей позволяет человеку буквально лежать на поверхности воды.
«Во время наших более длительных испытаний мы наблюдали увеличение роста человека аналогично тому явлению, которое свойственно для космической среды. Другими словами, мы смогли добиться эффекта микрогравитации по крайней мере в вопросе ее воздействия на позвоночник человека», — объясняет исследователь Филипп Карвиль.
Костюм SkinSuit прошел несколько стадий улучшений, чтобы стать не только более комфортным, но еще и эффективным
Привлечение студентов колледжа в качестве испытателей новых версий костюма помогло повысить его эффективность. Сперва волонтеров просили полежать на «водной кровати», имитирующей среду микрогравитации. Сначала без костюма, а затем облачившись в SkinSuit. После этого ученые проводили МРТ-сканирование и проверяли эффективность. В результате костюм прошел несколько этапов модернизации, что позволило сделать его более комфортным, носимым и эффективным. В настоящий момент последней версией SkinSuit является дизайн Mark VI.
«Версия SkinSuit Mark VI получилась очень удобной. Настолько удобной, что его фактически не ощущаешь на теле, даже при длительном ношении, физической активности или во время сна», — говорит Карвиль.
«Последняя версия обеспечивает примерно 20 процентов гравитационной нагрузки, что чуть больше показателей лунной гравитации. В свою очередь, этого вполне достаточного для того, чтобы спина почувствовала нужные эффекты гравитации и всегда находилась в тонусе».
«Результаты наших испытаний еще не были опубликованы, но похоже, что версия костюма SkinSuit Mk VI очень эффективна для компенсации эффекта растяжения позвоночника. В дополнение к этому мы узнали много нового о фундаментальных физиологических процессах и важности распределения нагрузки на позвоночник», — добавил Филипп.
