Заглавие статьи | "МАРС-500": ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ИТОГИ |
Автор(ы) | Анатолий ГРИГОРЬЕВ, Борис МОРУКОВ |
Источник | Наука в России, № 3, 2012, C. 4-11 |
Академик Анатолий ГРИГОРЬЕВ, вице-президент РАН, научный руководитель Института медико-биологических проблем РАН,
доктор медицинских наук Борис МОРУКОВ, летчик-космонавт РФ, заместитель директора по науке того же института
В ноябре 2011 г. в Институте медико-биологических проблем РАН завершился уникальный эксперимент по моделированию полета на Марс: в герметично замкнутом пространстве наземного медико-технического комплекса шестеро испытателей-добровольцев из России, Италии, Франции, Китая провели в полной изоляции 520 суток. Получен огромный массив научных данных - они еще нуждаются в анализе и осмыслении. Этот опыт интересен для подготовки и организации в будущем длительных межпланетных полетов. Эксперимент позволил существенно продвинуться в понимании многих аспектов их медико-биологического обеспечения, однако задача настолько сложна, что требует продолжения целенаправленных исследований.
ШАГ НА ДЛИННОМ ПУТИ К КРАСНОЙ ПЛАНЕТЕ
Еще ждут своего решения проблемы воздействия всего комплекса факторов дальнего космоса на организм человека, включая микрогравитацию, радиационное облучение, изменения магнитной обстановки как на этапе перелета, так и на поверхности осваиваемых планет*. Полеты за пределами околоземных орбит будут иметь и другие специфические особенности, в том числе автономность, большую продолжительность, длительное пребывание экипажа в условиях социальной изоляции, ограниченного пространства и отрыва от земных условий жизни на фоне высокой степени ответственности за успех миссии в сочетании со значительным риском. Эти особенности диктуют повышенные требования к участникам экспедиций.
Очевидна необходимость объединения опыта наземных исследований и реальных полетов в пилотируемой космонавтике. И использование результатов эксперимента "Марс-500"**, несомненно, может быть полезным при планировании длительных орбитальных полетов с элементами моделирования межпланетных миссий.
Опыт предшествующих экспериментов, в том числе со 105-суточной изоляцией добровольцев-испытателей в замкнутом пространстве (31 марта - 14 июля 2009 г.), заставил нас пересмотреть требования к участникам "полета на Марс" на всех этапах отбора и подготовки. Личностные качества оценивали не только стандартными тестами, но и по результатам совместной работы в составе группы. При этом на первый план выступили такие характеристики, как толерантность, высокий уровень мотивации, концентрация на поставленных задачах, наличие творческих способностей, умение воспринимать и осваивать новую информацию в различных областях деятельности.
Программа подготовки к 520-суточному эксперименту предусматривала полугодовой период фоновых (контрольных) обследований и обучения добровольцев. Медицинский и психологический отбор кандидатов в испытатели был завершен в феврале 2010 г., а их обучение и тренировки - в мае того же года. Фоновые обследования добровольцев начали в апреле 2010 г. и завершили к июню. Отработку программ научных
* См.: К. Труханов, Н. Кривова. Брать ли на Марс магнитное поле Земли? - Наука в России, 2010, N 3 (прим. ред.).
** См.: А. Григорьев, Б. Моруков. Марс все ближе. - Наука в России, 2011, N 1 (прим. ред.).
исследований, в том числе с использованием медико-технического комплекса, провели с октября 2009 г. по май 2010 г. Сам же эксперимент был начат в 14 часов 3 июня 2010 г. и завершен спустя 520 суток - в 14 часов 4 ноября 2011 г.
Интенсивная совместная работа группы кандидатов в участники эксперимента в обстановке конкуренции оказалась полезной для выявления психологических характеристик претендентов и формирования гармоничного экипажа. В его состав вошли инженер Алексей Ситев, хирург Сухроб Камолов, военный врач и физиолог Александр Смолеевский (Россия), представители Европейского космического агентства инженеры Шарль Ромен (Франция) и Диего Урбина (Италия), а также сотрудник Китайского центра подготовки космонавтов Ван Юэ. Национальная и связанная с ней культурная неоднородность экипажа как бы заранее предопределяла дополнительные трудности в его консолидации, однако за почти полтора года совместной деятельности этих очень разных, в том числе и по возрасту (от 25 до 38 лет) людей, разделения по языковому или национальному принципам не произошло. Ровные, дружеские отношения друг к другу и хороший контакт с группой управления экспериментом сохранялись на протяжении всех 520 суток. Конфликтов, требующих коррекции и вмешательства, также не было.
Испытанием для экипажа, несомненно, стало его разделение на две группы, одна из которых принимала участие в высадке на имитатор марсианской поверхности, а вторая (условно) оставалась на круговой орбите. Эмоционально насыщенная новая работа, повышенное внимание наземных служб ставили участников "марсианского десанта" в предпочтительное положение. Но остававшиеся "на орбите" оказывали поддержку своим товарищам, выполняли увеличенный вдвое объем операций по обслуживанию комплекса. Объединение групп после завершения цикла работ на поверхности планеты прошло дружелюбно, и последующий период эксперимента протекал без значимых психологических проблем.
В ходе "полета" члены экипажа выполнили большую научную программу, контролировали свое физическое и психическое здоровье, а для его поддержания в норме ежедневно не менее часа посвящали занятиям на тренажерах, использовали другие профилактические
средства. Они проводили контроль параметров среды обитания (давления, температуры, влажности и т.д.), а также учет потребляемых ресурсов (пищи, воды, расходных материалов, запасных частей, ресурсов систем жизнеобеспечения). Регулярно проводили профилактические регламентные и ремонтные работы по поддержанию нормального функционирования систем модулей, санитарно-гигиенические мероприятия, в том числе на основе результатов токсикологического и микробиологического контроля.
1 сентября 2010 г., т.е. спустя три месяца после начала "полета" к Красной планете, к экипажу перешли функции мониторинга параметров среды обитания и выдачи команд на управление системами комплекса.
Мы учитывали, что межпланетный полет с удалением космического корабля на многие десятки миллионов километров от Земли будет предполагать и ограничения оперативного получения информации из-за задержки прохождения электронного сигнала, что затруднит коммуникацию с центром управления. Поэтому голосовая (телефонная) связь функционировала по расписанию: 1 - 50 и 470 - 520 сут эксперимента без временной задержки. А с 51-х суток и далее использование такого вида связи допускалось исключительно по решению командира или врача экипажа и лишь для проведения экстренных консультаций с наземными службами в случае возникновения угрозы здоровью (жизни) испытателей. Основной вид коммуникации представлял собой передачу информации в электронном виде (текстовых или видеофайлов) два раза в сутки: с 10.00 до 12.00 и с 16.00 до 18.00. Вся личная переписка осуществлялась также в электронном виде, вне модуля доступ к ней имел только системный администратор из группы сопровождения эксперимента.
КОНТРОЛЬ ЗА СОСТОЯНИЕМ ЗДОРОВЬЯ
Длительный межпланетный полет с его экстремальными факторами воздействия на организм человека потребует немалых усилий для поддержания здоровья и работоспособности участников миссии*, поэтому совершенствование систем соответствующего мониторинга и оказания медицинской помощи являлось одной из важнейших задач проекта "Марс-500". Врачи, входившие в состав экипажа, располагали специально разработанным автономным медицинским центром (в него входили укладки с медикаментами, инструментарием, средства диагностики и др.). Уделялось внимание и методам дистанционного контроля, в том числе с помощью телемедицины.
Ежедневно на каждого из испытателей заполняли специальную анкету, в которой фиксировали субъективную оценку состояния его здоровья, дважды в сутки измеряли основные показатели жизнедеятельности (давление, частота пульса, температура тела, вес). Помимо этого ежемесячно вели расширенный контроль, включавший углубленную оценку деятельности сердечно-сосудистой системы (снятие электрокардиограмм в покое и при нагрузке, холтеровское мониторирование, с помощью которого осуществляется суточное наблюдение за работой сердца, мониторирование артериального давления), лабораторные исследования крови и мочи, индивидуальные медицинские и психологические консультации. А раз в полгода проводили экспертные обследования: кроме перечисленных показателей оценивали состояние органов зрения, слуха, ротовой полости, кожных покровов, а с помощью ультразвукового метода - состояние внутренних органов.
* См.: О. Газенко, А. Григорьев, А. Егоров. Космическая медицина: вчера, сегодня, завтра. - Наука в России, 2006, N 3, 4 (прим. ред.).
Санитарно-гигиеническое обеспечение в эксперименте "Марс-500" включало прежде всего поддержание чистоты тела, для чего в жилом модуле был установлен душ. Постельное белье меняли один раз в семь суток, а нижнее белье - раз в трое суток. Экипаж еженедельно проводил уборку помещений комплекса с использованием пылесоса, дезинфицирующих растворов для поддержания уровня микробной обсемененности не выше допустимых значений.
В эксперименте использовали две системы водообеспечения: одна - для питья и приготовления пищи, другая - для санитарно-гигиенических нужд. Качество питьевой воды контролировали по стандарту среды обитания в пилотируемом космическом аппарате.
Что касается рационов, то по содержанию пищевых веществ они соответствовали принятым физиологическим нормам для контингента, чья профессиональная деятельность по энерготратам относится к категории средней тяжести. Для питания испытателей были скомплектованы три варианта рационов. Первый - на время "полета" к Марсу (1 - 250 сут), при этом использовали продукты 111 наименований, в том числе 56 - замороженных полуфабрикатов готовых блюд, изготовленных девятью европейскими и одной российской фирмами. Экипаж на этом этапе был обязан строго следовать меню. Второй вариант (251 - 270 сут) - при имитации высадки трех членов экипажа на поверхность планеты - состоял из продуктов, готовых к употреблению без подогрева, но предусматривал возможность использования горячих первых блюд и напитков (все они соответствовали продуктам питания экипажей космического транспортного корабля "Союз"). Третий вариант: трое испытателей, не "спускавшихся" на поверхность Марса, использовали его с 251 по 520 сут, а участвовавшие в высадке - во время полета к Земле (271 - 520 сут). В этот рацион включили 131 наименование продуктов, произведенных, в основном, российскими фирмами, в него входили также итальянские, корейские и китайские национальные блюда. Конечно, был составлен рекомендуемый вариант меню, но при этом экипажу предоставили возможность замены отдельных компонентов по желанию. Пищу готовили с применением СВЧ-печей и горячей воды.
"МАРСИАНСКИЙ ДЕСАНТ"
В ходе эксперимента моделировали динамические операции по взлету, посадке на Марс и стыковке с межпланетным космическим комплексом, три выхода (14, 18 и 22 февраля 2011 г.) двух испытателей в скафандрах "Орлан-Э" на "поверхность планеты", дистанционное исследование с использованием робототехнических средств и виртуальных изображений. Имитировались также астрофизические наблюдения. Член экипажа Александр Смолеевский участвовал во всех трех выходах из модуля, Диего Урбина - в первом и третьем, их коллега Ван Юэ - во втором.
Все три выхода были проведены успешно с полным выполнением запланированных типовых задач - сбора образцов грунта с применением специальных инструментов, работы с астрофизическими приборами. Изучение "марсианской поверхности" осуществляли и дистанционно с помощью робототехнического средства "Гулливер", управляемого членами экипажа с компьютера в посадочном модуле. При этом моделировались установка, а позднее - сбор имитаторов датчиков для измерения параметров окружающей среды, сбор образцов грунта при движении по установленно-
му маршруту. Были также проведены эксперименты с использованием технологий виртуальной (искусственной, но по ощущениям приближенной к действительной) реальности и компьютерного моделирования управлением транспортными средствами. В ходе этих тренировок подтверждена возможность высокодетального реалистичного моделирования профессиональной деятельности с глубоким погружением в созданную информационную среду, что обеспечивает быструю выработку и поддержание навыков у операторов-профессионалов.
НЕШТАТНЫЕ СИТУАЦИИ
1 - 2 декабря 2010 г. была смоделирована нештатная ситуация общей длительностью 22 ч 48 мин, имитирующая короткое замыкание и последующее возгорание центрального распределительного щита, обеспечивающего электроэнергией весь медико-технический комплекс. (Действия дежурной бригады во время локализации "пожара" оценивали представители Министерства РФ по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий.) Системы жизнеобеспечения не работали в тече-
ние 19 ч 08 мин, тем не менее параметры среды обитания остались в допустимых пределах и не повлияли на самочувствие и работоспособность испытателей.
Надо отметить, экипаж воспринял эти события как реальную аварию, действовал в соответствии с инструкцией, проявляя хладнокровие и выдержку, и показал хорошую моральную подготовку, способность активно действовать в стрессовой ситуации. Лишь 2 декабря 2010 г. по завершении нештатной ситуации участники эксперимента были проинформированы, что она моделировалась.
А с 18 по 25 апреля 2011 г. была полностью прекращена связь, т.е. коммуникационный обмен информацией (радиограммы, видеофайлы, блоки новостей о происходящем в стране и в мире) между экипажем и наземным центром управления. Отключили и систему телемедицины. Подключенным оставался сервер компьютерной сети, благодаря чему обеспечивалась передача данных ежедневного медицинского контроля и результатов выполняемых экспериментов. В целях безопасности аварийную связь между наземным пунктом управления и экипажем не отключали, постоянно осуществляли и телевизионное наблюдение. На период нештатной ситуации экипаж освободили от функций управления системами жизнеобеспечения, передав контроль за ними наземным службам -
дежурным бригадам. Правда, участникам эксперимента предоставили право корректировать температуру и влажность в объекте по своему усмотрению в заданных пределах.
Было показано: относительно короткая ситуация (7 сут), характеризующаяся временным прекращением связи между кораблем и наземным центром управления, нахождение экипажа в условиях "высокой автономности" существенно не повлияли на выполнение "полетной" программы. При этом организация труда испытателей несколько улучшилась за счет большей инициативности и самостоятельности. Но сразу после восстановления связи уровень информационного обмена снизился по сравнению с отмечавшимся до ее обрыва. Это можно рассматривать как процесс адаптации сенсорных систем организма к обедненной информационной среде.
ЗАВЕРШЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА
В соответствии с программой люк медико-технического комплекса открыли 4 ноября 2011 г., т.е. впервые за почти полтора года реализации проекта.
Работы по обследованию состояния здоровья экипажа и завершению научных исследований были проведены с 4 по 25 ноября 2011 г. Все шестеро испытателей-добровольцев решением врачебно-экспертной комиссии Института медико-биологических проблем РАН, а также специалистами Центральной клинической больницы РАН и Российского научно-исследовательского кардиологического центра признаны здоровыми.
Подводя итоги, следует отметить: эксперимент с 520-суточным пребыванием изолированной группы людей в условиях замкнутого пространства в целях моделирования особенностей межпланетного полета успешно выполнен. Экипаж сохранился как единое целое, все его члены проявили профессионализм, высокий уровень мотивации, сохранили здоровье и работоспособность. Успешно выполнена насыщенная программа научных исследований, проведена апробация перспективных средств профилактики, диагностики и оказания медицинской помощи. Разработана информационная система, позволившая обеспечить жизнедеятельность экипажа, передачу научной, медицинской и персональной информации, а также освоение новых, незнакомых ранее операций. Система психологической поддержки оказалась эффективной, причем испытатели сами приняли активное участие в ее организации и совершенствовании. Впервые были смоделированы элементы деятельности "десанта" на поверхности осваиваемой планеты. Проведены испытания систем жизнеобеспечения, показана эффективность их работы в сроки, приближенные к продолжительности межпланетных экспедиций.
Предварительный анализ полученных научных результатов свидетельствует: пребывание в условиях искусственной среды обитания приводит к изменению фенотипических характеристик рецепторов системы врожденного иммунитета, распознающих чужеродные антигены. При этом формируются новые функциональные взаимодействия между микробным сообществом и окружающей средой, что может быть причиной изменения воздействия микроорганизмов на человека, пребывающего в этих условиях. В ходе имитируемой экспедиции апробирована комплексная система медицинского контроля и оказания медицинской помощи, включающая перспективные методы мониторинга функциональных возможностей организма во время работы на поверхности осваиваемых планет.
Результаты этого длительного эксперимента подробно обсуждены в ходе Международного симпозиума, проведенного под эгидой Федерального космического агентства, Российской академии наук, Института медико-биологических проблем РАН в апреле 2012 г. Итоги проекта "Марс-500" не только послужат исходными данными при разработке системы медико-технического обеспечения межпланетных экспедиций, но и будут способствовать постановке новых научных задач, которые станут предметом дальнейших исследований.
Новые публикации: |
Популярные у читателей: |
Новинки из других стран: |
Контакты редакции | |
О проекте · Новости · Реклама |
Цифровая библиотека Украины © Все права защищены
2009-2024, ELIBRARY.COM.UA - составная часть международной библиотечной сети Либмонстр (открыть карту) Сохраняя наследие Украины |