- 28,256
- 46
- 8 Ноя 2022
Экипаж долетит без проблем. Настоящая опасность начнётся в первые секунды после посадки.
<div class="articl-text-cover" style="position:relative;width:100%;max-width:800px;margin-left:auto;margin-right:auto;aspect-ratio:800/450;margin-bottom:2rem;overflow:hidden">
Человеческое тело приспосабливается к невесомости за считаные недели: ноги худеют, лицо округляется, мышцы перестают работать с привычной нагрузкой. Мозг тоже меняет свою работу, хотя последствия такой перестройки изучены гораздо хуже. Новый анализ 15 исследований показал, что отсутствие земной гравитации затрагивает области, управляющие движением, равновесием и ощущением положения тела. Для будущих полетов к Луне и Марсу подобная адаптация может превратиться в серьезный риск.
За миллиарды лет эволюции нервная система человека научилась учитывать постоянное притяжение Земли. Мозг автоматически рассчитывает, какое усилие потребуется, чтобы поднять чашку, сделать шаг или сохранить вертикальное положение. Человек не ощущает гравитацию отдельно, как цвет, звук или температуру, но нервная система непрерывно обрабатывает этот сигнал и использует его при каждом движении.
На орбите привычная опора исчезает. Тело больше не должно преодолевать собственный вес, поэтому кости начинают терять кальций, а мышцы, включая сердечную, постепенно ослабевают. Жидкости перемещаются в верхнюю часть тела, из-за чего лица астронавтов становятся более округлыми, а ноги теряют объем. Первые изменения возникают уже через несколько дней после начала полета.
Экипажи Международной станции ежедневно проводят около двух часов на тренажерах, чтобы замедлить потерю мышечной и костной ткани. Даже при такой нагрузке после полугода на орбите астронавты часто не могут самостоятельно выйти из спускаемого аппарата. Их переносят на носилках, а восстановление костей после возвращения к земной гравитации иногда занимает до четырех лет.
Для мышц и костей разработаны подробные программы защиты, однако мозг нельзя тренировать теми же упражнениями. До последнего времени знания о его реакции на длительные полеты основывались на наблюдениях за небольшим числом людей. Один из самых известных экспериментов провели с близнецами- астронавтами Скоттом и Марком Келли. Скотт провел около года на Международной космической станции, а Марк оставался на Земле. Во время полета когнитивные способности Скотта почти не отличались от показателей брата, но после возвращения ухудшились примерно на шесть месяцев.
Как уже было сказано, новая работа объединила данные 15 исследований с участием около 377 человек. В выборку вошли астронавты и добровольцы, проходившие наземные эксперименты, имитирующие отдельные последствия невесомости. В частности, ученые использовали результаты длительного постельного режима, при котором человек почти не нагружает мышцы и вестибулярную систему.
Сопоставление результатов выявило структурные и функциональные изменения в нескольких участках мозга. Перестройка затронула зоны, отвечающие за движения, равновесие и восприятие собственного тела. Изменения также обнаружили в области покрышки полушарий, или оперкулуме, где сходятся сигналы от разных органов чувств.
Оперкулум помогает объединять зрительную информацию, данные вестибулярного аппарата и сигналы от мышц и суставов. Благодаря совместной обработке мозг понимает, где находятся руки и ноги, куда движется тело и насколько устойчиво человек стоит. В невесомости привычные сведения начинают противоречить друг другу: глаза видят движение, но внутреннее ухо больше не регистрирует наклон относительно земного притяжения.
Нервная система постепенно перестраивает расчеты под новую среду. Такая нейропластичность помогает астронавтам двигаться внутри станции, отталкиваться от стен и управлять предметами без постоянного ощущения верха и низа. В первые дни экипаж может неловко перемещаться, сталкиваться с поверхностями или прикладывать к предметам слишком большое усилие, но затем мозг осваивает новые правила.
Проблема возникает при очередной смене гравитации. После долгого пребывания на орбите нервная система уже не использует земное притяжение как основной ориентир. При возвращении на Землю мозгу приходится заново согласовывать зрение, вестибулярные сигналы и работу мышц. На Международной космической станции подобная дезориентация остается контролируемой: после посадки экипаж встречают врачи, а дальнейшее восстановление проходит под строгим наблюдением специалистов.
Во время полета к Марсу подобной поддержки не будет. Примерно за восемь месяцев пути экипаж успеет глубоко приспособиться к невесомости. После посадки астронавтам придется сразу действовать при марсианском притяжении, которое составляет около трети земного. Даже выход из корабля может оказаться сложным, поскольку мозг будет неправильно оценивать положение тела, усилие движений и устойчивость.
Сохраненные упражнениями мышцы и кости не решат проблему полностью. Человек может обладать достаточной физической силой, но потерять точность движений из-за сенсомоторной перестройки. Во время посадки ошибка в оценке положения тела или скорости реакции способна помешать управлению кораблем, работе с оборудованием и принятию решений.
Связь с Землей на Марсе идет с большой задержкой, поэтому центр управления не сможет подсказывать экипажу в реальном времени. Астронавтам придется самостоятельно завершать посадку, устранять неисправности и реагировать на опасные ситуации. Если переход от невесомости к марсианскому притяжению вызовет головокружение, нарушение координации или замедление реакции, первые часы после прибытия будут особенно опасными. Ведь никто не гарантирует, что не случится ЧП, которое потребует молниеносной реакции.
Похожую проблему можно заметить на записях лунных экспедиций Apollo. Астронавты с трудом удерживали равновесие, падали и подбирали непривычную манеру ходьбы. Тяжелые скафандры осложняли движения, но часть трудностей возникала из-за того, что мозг еще не успел приспособиться к лунному притяжению, которое примерно в шесть раз слабее земного.
Один из способов защитить экипаж давно описывает научная фантастика: вращающаяся секция корабля создает искусственную гравитацию за счет центробежного ускорения. Большое кольцо или центрифуга могли бы одновременно уменьшить потерю костной массы, поддержать мышцы и не дать мозгу полностью отказаться от привычных гравитационных ориентиров.
Инженеры пока не используют крупные вращающиеся модули из-за их массы, размеров и стоимости. Каждый дополнительный килограмм требует топлива, а сложная конструкция увеличивает цену и технические риски межпланетного корабля. Поэтому ученые ищут более скромные и реалистичные способы ускорить адаптацию нервной системы.
Одно из направлений связано со слабой электрической стимуляцией участков мозга, которые обрабатывают гравитационные сигналы. Исследователи рассчитывают повысить гибкость нервной системы и помочь ей быстрее перестраиваться при переходе между земным притяжением, невесомостью и гравитацией другой планеты. Метод пока требует дальнейших испытаний.
<div class="articl-text-cover" style="position:relative;width:100%;max-width:800px;margin-left:auto;margin-right:auto;aspect-ratio:800/450;margin-bottom:2rem;overflow:hidden">
Человеческое тело приспосабливается к невесомости за считаные недели: ноги худеют, лицо округляется, мышцы перестают работать с привычной нагрузкой. Мозг тоже меняет свою работу, хотя последствия такой перестройки изучены гораздо хуже. Новый анализ 15 исследований показал, что отсутствие земной гравитации затрагивает области, управляющие движением, равновесием и ощущением положения тела. Для будущих полетов к Луне и Марсу подобная адаптация может превратиться в серьезный риск.
За миллиарды лет эволюции нервная система человека научилась учитывать постоянное притяжение Земли. Мозг автоматически рассчитывает, какое усилие потребуется, чтобы поднять чашку, сделать шаг или сохранить вертикальное положение. Человек не ощущает гравитацию отдельно, как цвет, звук или температуру, но нервная система непрерывно обрабатывает этот сигнал и использует его при каждом движении.
На орбите привычная опора исчезает. Тело больше не должно преодолевать собственный вес, поэтому кости начинают терять кальций, а мышцы, включая сердечную, постепенно ослабевают. Жидкости перемещаются в верхнюю часть тела, из-за чего лица астронавтов становятся более округлыми, а ноги теряют объем. Первые изменения возникают уже через несколько дней после начала полета.
Экипажи Международной станции ежедневно проводят около двух часов на тренажерах, чтобы замедлить потерю мышечной и костной ткани. Даже при такой нагрузке после полугода на орбите астронавты часто не могут самостоятельно выйти из спускаемого аппарата. Их переносят на носилках, а восстановление костей после возвращения к земной гравитации иногда занимает до четырех лет.
Для мышц и костей разработаны подробные программы защиты, однако мозг нельзя тренировать теми же упражнениями. До последнего времени знания о его реакции на длительные полеты основывались на наблюдениях за небольшим числом людей. Один из самых известных экспериментов провели с близнецами- астронавтами Скоттом и Марком Келли. Скотт провел около года на Международной космической станции, а Марк оставался на Земле. Во время полета когнитивные способности Скотта почти не отличались от показателей брата, но после возвращения ухудшились примерно на шесть месяцев.
Как уже было сказано, новая работа объединила данные 15 исследований с участием около 377 человек. В выборку вошли астронавты и добровольцы, проходившие наземные эксперименты, имитирующие отдельные последствия невесомости. В частности, ученые использовали результаты длительного постельного режима, при котором человек почти не нагружает мышцы и вестибулярную систему.
Сопоставление результатов выявило структурные и функциональные изменения в нескольких участках мозга. Перестройка затронула зоны, отвечающие за движения, равновесие и восприятие собственного тела. Изменения также обнаружили в области покрышки полушарий, или оперкулуме, где сходятся сигналы от разных органов чувств.
Оперкулум помогает объединять зрительную информацию, данные вестибулярного аппарата и сигналы от мышц и суставов. Благодаря совместной обработке мозг понимает, где находятся руки и ноги, куда движется тело и насколько устойчиво человек стоит. В невесомости привычные сведения начинают противоречить друг другу: глаза видят движение, но внутреннее ухо больше не регистрирует наклон относительно земного притяжения.
Нервная система постепенно перестраивает расчеты под новую среду. Такая нейропластичность помогает астронавтам двигаться внутри станции, отталкиваться от стен и управлять предметами без постоянного ощущения верха и низа. В первые дни экипаж может неловко перемещаться, сталкиваться с поверхностями или прикладывать к предметам слишком большое усилие, но затем мозг осваивает новые правила.
Проблема возникает при очередной смене гравитации. После долгого пребывания на орбите нервная система уже не использует земное притяжение как основной ориентир. При возвращении на Землю мозгу приходится заново согласовывать зрение, вестибулярные сигналы и работу мышц. На Международной космической станции подобная дезориентация остается контролируемой: после посадки экипаж встречают врачи, а дальнейшее восстановление проходит под строгим наблюдением специалистов.
Во время полета к Марсу подобной поддержки не будет. Примерно за восемь месяцев пути экипаж успеет глубоко приспособиться к невесомости. После посадки астронавтам придется сразу действовать при марсианском притяжении, которое составляет около трети земного. Даже выход из корабля может оказаться сложным, поскольку мозг будет неправильно оценивать положение тела, усилие движений и устойчивость.
Сохраненные упражнениями мышцы и кости не решат проблему полностью. Человек может обладать достаточной физической силой, но потерять точность движений из-за сенсомоторной перестройки. Во время посадки ошибка в оценке положения тела или скорости реакции способна помешать управлению кораблем, работе с оборудованием и принятию решений.
Связь с Землей на Марсе идет с большой задержкой, поэтому центр управления не сможет подсказывать экипажу в реальном времени. Астронавтам придется самостоятельно завершать посадку, устранять неисправности и реагировать на опасные ситуации. Если переход от невесомости к марсианскому притяжению вызовет головокружение, нарушение координации или замедление реакции, первые часы после прибытия будут особенно опасными. Ведь никто не гарантирует, что не случится ЧП, которое потребует молниеносной реакции.
Похожую проблему можно заметить на записях лунных экспедиций Apollo. Астронавты с трудом удерживали равновесие, падали и подбирали непривычную манеру ходьбы. Тяжелые скафандры осложняли движения, но часть трудностей возникала из-за того, что мозг еще не успел приспособиться к лунному притяжению, которое примерно в шесть раз слабее земного.
Один из способов защитить экипаж давно описывает научная фантастика: вращающаяся секция корабля создает искусственную гравитацию за счет центробежного ускорения. Большое кольцо или центрифуга могли бы одновременно уменьшить потерю костной массы, поддержать мышцы и не дать мозгу полностью отказаться от привычных гравитационных ориентиров.
Инженеры пока не используют крупные вращающиеся модули из-за их массы, размеров и стоимости. Каждый дополнительный килограмм требует топлива, а сложная конструкция увеличивает цену и технические риски межпланетного корабля. Поэтому ученые ищут более скромные и реалистичные способы ускорить адаптацию нервной системы.
Одно из направлений связано со слабой электрической стимуляцией участков мозга, которые обрабатывают гравитационные сигналы. Исследователи рассчитывают повысить гибкость нервной системы и помочь ей быстрее перестраиваться при переходе между земным притяжением, невесомостью и гравитацией другой планеты. Метод пока требует дальнейших испытаний.
- Источник новости
- www.securitylab.ru
