Человек в космосе: как медики и психологи готовят людей к межпланетным полетам

12 апреля 1961 года мир облетела короткая, но невероятно волнующая новость: «Человек в космосе». С тех пор прошло более шестидесяти лет. Но до сих пор, когда речь заходит о космических полетах, большинство из нас в первую очередь представляет себе космическую технику: космические корабли и космические станции. Между тем у космических полетов есть и еще одна важнейшая составляющая — Человек. Как космос влияет на его физиологию, психику и повседневную жизнь? Как «земные» эксперименты помогают подготовить экипажи к долгим полетам? Сегодня, в Международный день космоса, нам поможет ответить на эти вопросы Ксения Орлова, врач экипажа годового изоляционного международного проекта SIRIUS-23, младший научный сотрудник лаборатории физиологии иммунной системы Института медико-биологических проблем (ИМБП) РАН, врач по авиационной и космической медицине.

Психологический вызов космоса: как выжить в межпланетной изоляции?

Межпланетные миссии — это не только прорывные технологии и героические свершения, но и тяжелейшее испытание для человеческой психики. Даже сегодня, когда накоплен большой опыт пилотируемой космонавтики, психологическая устойчивость экипажа остается одним из главных препятствий на пути к Марсу и другим мирам.

Космическая изоляция

Основу проблемы составляет экстремальная изоляция. Небольшой коллектив космонавтов оказывается запертым в ограниченном пространстве, где каждый жест, каждое слово и даже дыхание становится частью общего быта. В таких условиях неизбежно обостряются межличностные конфликты, а незначительные раздражители могут превратиться в источник настоящей вражды.

Монотонность: космическая рутина

В отличие от кинематографических фантазий, реальная работа на орбите состоит из рутинных операций, повторяющихся день за днем. Отсутствие смены дня и ночи (на МКС Солнце встает и садится каждые 90 минут), однообразные пейзажи за иллюминатором, еда из тюбиков — все это создает эффект «временной петли», усиливая стресс и апатию.

Земная ностальгия

Серьезную проблему представляет так называемая «земная ностальгия» — тоска по простым вещам, которые на орбите становятся недоступными. Космонавты мечтают о запахе дождя, шелесте листьев, ощущении ветра на коже. В длительных миссиях, таких как полет к Марсу, этот эффект будет только усиливаться. Современные технологии (от VR до биоколонизации) пытаются найти баланс между космической экспансией и человеческой психологией.

Эффект аквариума: жизнь под микроскопом

Парадоксально, но постоянный контроль со стороны ЦУПа тоже становится источником стресса. Осознание, что каждый шаг фиксируется и анализируется, создает ощущение жизни в аквариуме. А в дальних миссиях, где задержка связи достигает 20 минут в одну сторону, этот фактор добавляет новый уровень напряжения: экипаж остается один на один с проблемами, не имея возможности оперативно получить помощь.

Чтобы понять, как защитить психику космонавтов в долгих миссиях, ученые проводят наземные изоляционные эксперименты, моделирующие условия межпланетного полета.

Серьезные выводы о психологии космического полета были сделаны уже на основе одного из первых экспериментов такого рода «Звездолет-1967». Так, например, стало ясно, что неудачно выбранное количество участников полета (трое) может усилить напряженность в конфликтах и привести к ситуации «двое против одного». Интересные закономерности выявил и 17-месячный эксперимент «Марс-500» (2010-2011). Неожиданно у экипажа сами собой появились «культурно-спасительные» ритуалы. Французский участник эксперимента ежедневно проводил «винные дегустации» (из сублимированного сока), а китайский член экипажа пытался учить всех каллиграфии. И хотя за 520 дней никто так и не освоил иероглифы, для положительной обстановки в коллективе подобные практики оказались очень полезны.

В 2024 году в Институте медико-биологических проблем завершился уникальный годовой эксперимент SIRIUS-23, в ходе которого шесть добровольцев, четыре женщины и двое мужчин, жили в условиях, максимально приближенных к лунной базе. Главной целью проекта SIRIUS-23 было понять, как люди переносят долгое пребывание в условиях, похожих на реальную космическую миссию.

Рассказывает Ксения Орлова:

«В рамках эксперимента SIRIUS-23 со стороны психологии стояли следующие задачи:

• исследование закономерностей поведения и деятельности человека в условиях автономности;
• оценка влияния моделируемого дефицита ресурсов, вызванного задержкой транспортного корабля;
• исследование влияния задержки связи на эффективность взаимодействия с «Центром управления полетом»;
• изучение взаимодействия и распределения ролей в гендерно-смешанном межпланетном экипаже;
• разработка автоматизированного контент-анализа общения экипажа в целях повышения качества психоневрологического контроля.

В ходе эксперимента впервые были опробованы психологические методики:

• Оценка ИИ-опросников в изоляции. Исследование точности и полезности личностных тестов, созданных ИИ, для оценки психологического состояния людей в экстремальных условиях (например, космос, полярные станции).
• Психонейроэндокринные маркеры стресса. Изучение связи между психологическими реакциями, активностью нервной системы и уровнем гормонов (например, кортизола) в условиях стресса (например, экзамены, сложные миссии).
• Анализ эмоций по мимике в изоляции. Мониторинг эмоционального состояния операторов (например, космонавтов) с помощью компьютерного анализа изменений в выражении лица во время длительного одиночества или замкнутой среды».

Медицина: что происходит с телом в невесомости

Космос — среда враждебная для человеческого организма. Даже непродолжительное пребывание в невесомости вызывает серьезные изменения в работе всех систем человеческого тела. Как космонавты адаптируются к жизни без гравитации и какие долгосрочные последствия ждут тех, кто отправится к Марсу?

• Первые часы: космическая болезнь. Как только человек попадает в невесомость, его вестибулярный аппарат перестает получать привычные сигналы. На Земле мы чувствуем гравитацию благодаря отолитам — микроскопическим кристаллам во внутреннем ухе, которые давят на чувствительные волоски, помогая мозгу определять положение тела. В космосе этот механизм дает сбой. Результат — космическая болезнь движения: головокружение, тошнота, дезориентация. Примерно половина космонавтов сталкивается с этими симптомами в первые дни полета.

• Недели в невесомости: тело теряет опору. Без гравитации мышцы и кости начинают слабеть. На Земле мы постоянно сопротивляемся силе тяжести, но в космосе эта нагрузка исчезает. В результате:

1. мышцы атрофируются. Особенно страдают ноги и спина, которые на Земле несут наибольшую нагрузку. Без тренировок космонавты могут терять до 20% мышечной массы за месяц;
2. кости теряют кальций. Из-за отсутствия нагрузки костная ткань разрушается, высвобождая минералы в кровь. Плотность костей снижается на 1-2% в месяц, что сравнимо с остеопорозом у пожилых людей;
3. сердце «ленится». В невесомости кровь перераспределяется к верхней части тела, и сердцу не нужно работать так же интенсивно, как на Земле. Это приводит к уменьшению его объема и снижению выносливости.

• Кровообращение и иммунитет: скрытые угрозы. В космосе жидкость в организме перераспределяется: лицо становится одутловатым, а ноги, наоборот, «худеют». Из-за этого космонавты часто испытывают заложенность носа и головные боли. Еще одна проблема — ослабление иммунитета. Исследования показывают, что в невесомости активность иммунных клеток снижается, а вирусы (например, герпес) могут реактивироваться.
• Долгие миссии: риск для зрения и ДНК. У многих космонавтов, проведших месяцы на МКС, ухудшается зрение. Это связано с повышением внутричерепного давления из-за перераспределения жидкости. Кроме того, космическая радиация повреждает клетки, увеличивая риск мутаций и онкологических заболеваний.
• Возвращение на Землю: испытание для организма. После месяцев в невесомости даже простые действия — ходьба или удержание равновесия — становятся сложными. Космонавтам требуется реабилитация, чтобы восстановить мышечный тонус и координацию.

Ученые ищут способы минимизировать вред невесомости:

• искусственная гравитация: например, центрифуги на МКС);
• интенсивные тренировки: на МКС космонавты занимаются по 2,5 часа в день;
• медикаменты: например, замедляющие потерю костной ткани.

Колонизация Марса и дальние космические миссии потребуют новых решений. Но уже сейчас ясно: человеческое тело — продукт земной эволюции, и ему придется тяжело в мире без гравитации.

SIRIUS-23 тоже поставил новые вопросы в части изучения здоровья человека.

Рассказывает Ксения Орлова:

«В рамках эксперимента SIRIUS-23 впервые использовались следующие методики:

• оценка влияния длительного пребывания в условиях замкнутого гермообъема на различные системы организма при воздействии гипомагнитных условий;
• влияние 12-месячной изоляции в гермообъекте с искусственной средой обитания на латентную сенсибилизацию к пищевым и ингаляционным аллергенам у человека;
• оценка адаптационного потенциала испытателей на фоне включения в рацион обогащенного пищевого продукта.

В задачи медицинского направления входило:

• исследование интеграции механизмов деятельности основных систем организма и их регуляции в сохранении гомеостаза в экстремальных условиях у человека;
• исследование процессов центральной нервной системы в условиях нештатных ситуаций;
• исследование функции желудочно-кишечного тракта при адаптации человека к искусственной среде обитания;
• способы коррекции дисбактериозов с помощью аутопробиотиков».

Космический быт: искусство жить в невесомости

За стеклом иллюминатора — бескрайний космос, а внутри тесного модуля — обычная человеческая жизнь со всеми ее повседневными заботами. Как устроен быт там, где «лечь спать» означает пристегнуться к стене, а утренний кофе может «уплыть» из рук в любой момент?

Ночлег среди звезд: вертикальный сон

В невесомости понятие «постель» теряет привычный смысл. Космонавты спят в специальных спальных мешках, закрепленных на стенах станции. Интересно, что многие предпочитают положение «стоя», хотя в космосе это понятие условно. Спальные мешки имеют жесткую спинку и мягкие вставки в области головы. Обязательное условие — фиксация рук, иначе они непроизвольно поднимаются во сне. И, наконец, маска для глаз — единственная защита от вечного «космического дня». Любопытный факт: некоторые космонавты отмечают, что в первые ночи просыпаются от странного ощущения «падения», хотя в невесомости это невозможно.

Космическая кухня: кулинария без гравитации

Эволюция космического питания — это история о том, как наука училась кормить человека в экстремальных условиях:

1. эра тюбиков (1960-е): первые обеды Юрия Гагарина, Германа Титова и Валентины Терешковой;
2. сублимированная еда (1980-е): достаточно добавить воды, чтобы получить блюдо;
3. современное меню: более 200 наименований, включая свежие фрукты

Особый вызов — изменение вкусовых ощущений. В невесомости многие отмечают, что пища кажется пресной.

Гардероб орбитальной моды

Космическая одежда — это не только скафандры, но и:

• антимикробное белье, которое можно носить неделями;
• носки с силиконовыми вставками вместо тапочек;
• комбинезоны без карманов, все содержимое которых могло бы уплыть.

Забавный эксперимент: в 2009 году японский космонавт Коити Ваката провел месяц в одной и той же футболке со специальной обработкой, доказав, что современные технологии позволяют сохранять свежесть в экстремальных условиях.

С развитием технологий повседневная жизнь на орбите становится комфортнее:

• выращивание свежих овощей прямо на станции;
• 3D-печать предметов быта из переработанных материалов;
• эксперименты с искусственной гравитацией.

Эти инновации не только улучшают условия жизни на МКС, но и готовят нас к более длительным миссиям — к Луне и Марсу.

Какие задачи по изучению «орбитального» быта были поставлены перед наземным космическим экспериментом SIRIUS-23? Вот только некоторые из них:

• изучение кинематики перемещения по поверхности и выполнения профессиональной деятельности в условиях лунной гравитации;
• изучение потребности экипажа в робототехнических средствах при проведении сложных специализированных операций.

Испытатели эксперимента SIRIUS-23 жили в макете космического корабля. Обшивка стен по рекомендации психологов была выполнена из натурального дерева секвойи, чтобы вызывать ассоциацию с домашним земным бытом. Секвойя — уникальный материал, прочный и устойчивый к огню. Также впервые в истории экспериментов SIRIUS изоляционная оранжерея позволила вырастить почти 500 г помидоров черри и 4500 г зелени.

Разумеется, были в жизни участников эксперимента и нештатные ситуации, и испытания по сценарию. Например, 4 раза за год проходила 38-часовая депривация сна, во время которой экипаж «разгружал грузовой корабль».

Рассказывает Ксения Орлова:

В части технического и бытового направления новыми были многие эксперименты, например:

• использование технологии дополненной реальности для дистанционного медицинского осмотра и ремонта оборудования;
• изучение влияния лимитированного объема средств (сан.гигиены, питания, одежды, водообеспечения, лекарственных средств) и ресурсов на поведение и деятельность автономного экипажа при моделировании полета на Луну и нахождения на окололунной орбите;
• оценка новой модернизированной укладки «Водные процедуры - М».

Земля-Космос-Земля

Эксперименты на Земле помогают понять, как сделать межпланетные полеты безопасными. А каждый отдельный изоляционный космический проект — словно зеркало, в котором мы видим не только пределы наших физиологических возможностей, но и удивительную способность человеческого духа адаптироваться к самым невероятным обстоятельствам. Однако проведенные эксперименты дали материал, который важен не только для космической отрасли, но и для многих других сфер. Например, для исследований в полярных широтах.

В настоящее время данные эксперимента SIRIUS-23 поступили в распоряжение ученых, они апробируются, будут объединены с данными экспериментов прошлых лет и озвучены 7-9 октября 2025 года на XIX Конференции по космической биологии и авиакосмической медицине с международным участием.

Изображение на обложке: Freepik