Мобилизация организма. На что способно наше тело в экстремальных условиях

Для астронавтов уменьшение числа красных кровяных клеток означает в первую очередь снижение физической работоспособности. Для того чтобы воспрепятствовать такому развитию событий, астронавты ежедневно дважды по полчаса тренируют силу и выносливость; перед возвращением на Землю эти тренировки становятся еще интенсивнее. Необходимые в повседневной жизни движения и перемещения тела, когда нет каких-то повышенных требований, например работы в открытом космосе вне пределов космической станции, практически не требуют затрат сил и энергии, вследствие чего уменьшается нагрузка на сердечно-сосудистую систему, уменьшается кровоток в мышцах да и объем вентиляции легких, то есть работа дыхания, сводятся к минимуму. Не возникают в невесомости и ортостатические нагрузки, которые на Земле в вертикальном положении действуют вдоль продольной оси тела. Сохраняется, однако, необходимость очень точно выполнять все двигательные действия, например при осуществлении стыковки. Это вызывает наибольшие трудности у астронавтов, потому что двигательные программы для работы в условиях силы тяжести заложены в мозжечке. Эти программы должны, так сказать, быть переписаны для работы в невесомости с учетом информации о положении тела и условиях генерации силы.

Здесь в наибольшей степени сказывается ограниченность наземных исследований, например исследований людей в условиях обездвиженности. В этих исследованиях на симуляторах испытуемый за счет тактильных стимулов получает дополнительную информацию о положении тела в пространстве; эта информация отсутствует в невесомости. Тем не менее наземные исследования сохраняют свою важность, поскольку адаптационные процессы в космосе в принципе сравнимы с таковыми при соблюдении строгого постельного режима. Уже в шестидесятые годы было известно, что недостаточная нагрузка на различные органы и системы органов, как то: сердце, сосуды, мышцы и скелет, наблюдается как в космосе, так и – пусть и в смягченной форме – при соблюдении строгого постельного режима в земных условиях. Для того чтобы избежать такой детренированности, то есть потери функций, астронавты вынуждены ежедневно тренироваться по специальной программе, для чего отчасти были сконструированы новые тренажерные аппараты. При этом учитывались многие аспекты тренировок – их интенсивность, объем и безопасность. Так как применение отягощений в космических тренировках бессмысленно, конструкция тренажеров предусматривает использование эластических сопротивлений, например резиновых эспандеров, электромагнитных или пневматических сопротивлений, которые астронавт должен преодолевать за счет мышечных усилий. Для упражнений на выносливость, которые особенно полезны для предупреждения детренированности сердечно-сосудистой системы, на космических станциях применяют беговые дорожки, велоэргометры и аппарат для имитации гребли. Для тренировки больших групп мышц, требующей большой силы, был недавно разработан универсальный тренажер, так называемое усовершенствованное устройство для упражнений с сопротивлением (Advanced Resistive Exercise Device, сокращенно ARED). Этот тренажер стал, можно сказать, любимым развлечением астронавтов на МКС. Работающий на ARED астронавт сидит в утробе состоящего из множества стержней аппарата, отдельные элементы которого можно перемещать ногами, спиной или руками, преодолевая внутреннее, созданное пневматическими устройствами сопротивление. В этом аппарате можно очень дозированно выполнять сгибания в коленных суставах, а также такие упражнения, как жим лежа и становая тяга, причем с соблюдением необходимых мер безопасности. С помощью этого тренажера астронавты могут упражнять практически всю мускулатуру.

Поскольку мускулатура, как и скелет, нуждается в таком стимуле в форме механической нагрузки, то говорят, что для поддержания работоспособности и структуры этих систем необходимо напряжение. В условиях невесомости эти нагрузки на мышцы и кости, как уже было сказано, снижаются до минимума, и уже через два дня пребывания в космосе начинают проявляться признаки мышечной атрофии, сопровождающиеся структурными и функциональными изменениями мышечной ткани. Эта атрофия особенно сильно выражена в позных мышцах, которые поддерживают тело в вертикальном положении под действием силы тяжести. Без применения контрмер во время коротких полетов астронавты теряют около 20 % мышечной массы, а за время длительных миссий до 50 %. Эта потеря сильнее выражена в разгибателях, чем в сгибателях. Больше других страдают мышцы ног. Возникает очень серьезная проблема, когда астронавт после долгого пребывания в условиях невесомости попадает в поле тяготения, будь то по прибытии на Луну или Марс или по возвращении на Землю. Поэтому ни в коем случае нельзя пренебрегать силовыми тренировками во время космического полета.