Krzysztof Kwa recki Jan Terelak

MEDYCYNA I PSYCHOLOGIA KOSMICZNA

WSTĘP

„Ludzkość początkowo nieśmiało przeniknie poza granice atmosfery, lecz w pogoni za światłem opanuje całą okołosłoneczną przestrzeń”

K. Ciołkowski

Osiemnaście lat temu te prorocze słowa teo­retyka współczesnej kosmońautyki, Konstante­go Ciołkowskiego, stały się rzeczywistością. Juz nie automat, lecz człowiek, Jurij Gagarin po­szybował w przestrzeń kosmiczną. Kosmos, cho­ciaż niechętnie, zaczął odsłaniać swoje tajemni­ce. W tym samym dziesięcioleciu człowiek po raz pierwszy postawił stopę na Księżycu; Pierwsze 108 minut lotu Gagarina zamieniliśmy na wielomiesięczne ekspedycje. Szturm Kos­mosu trwa. My, Polacy, także uczestniczymy w realizacji tych odwiecznych marzeń czło­wieka.

Zanim dokonano tak wielkich dla ludzkości osiągnięć, aby można było umieścić satelitę na orbicie — niezbędne było przezwyciężenie wie­lu trudności technicznych. Zagadką była też bariera fizjolbgiczno-medyczna, pokonanie któ­rej umożliwiło stworzenie warunków życia i pracy człowieka w warunkach długotrwale oddziałującej nieważkości.

' Obecnie kosmonautyka wkracza w etap po­myślnego pokonywania bariery psychologicznej, limitującej — przy wszechstronnym zapewnieniu warunków życia, pracy i odpoczynku —i czas przebywania człowieka w trudnych wa­runkach kosmicznych.

W pierwszym okresie załogowe loty orbitalne miały charakter wybitnie poznawczy. Było to wynikiem skromnej wiedzy na temat oddziały­wania warunków lotu kosmicznego na organizm i psychikę człowieka oraz wynikających stąd możliwości życia i pracy w nieważkości. Obecne loty, obok charakteru poznawczego, mają prze­de wszystkim»zHaczenie praktyczne. Przynoszą konkretne efekty dla rozwoju szeregu dyscyplin naukowych oraz efekty gospodarcze.

Dzisiejsze osiągnięcia załogowych lotów ko­smicznych nie byłyby możliwe bez ogromnego postępu, jakiego dokonano w dziedzinie medy­cyny lotniczej i kosmicznej. Dzięki prowadzo­nym wcześniej żmudnym badaniom laborato­ryjnym na obiektach biologicznych, później na ochotnikach w warunkach modelowych na Zie­mi, wreszcie dzięki danym uzyskanym od pierwszych kosmonautów zdołano opracować metodykę przygotowania organizmu' do lotu, system ochrony życia i zapewnienie optymal­nego komfortu pracy i odpoczynku w Kosmo­sie, a także metodykę skutecznej readaptacji po powrocie na Ziemię.

Bardzo wiele rozwiązań, choćby dotyczących zabezpieczenia ustroju człowieka przed niedo­tlenieniem wysokościowym, chorobą dekompre­syjną, ustalenie tolerancji przyspieszeń itp., przejęto z medycyny lotniczej,

Z dumą i satysfakcją mogę napisać, że rów­nież polska medycyna lotnicza ma na tym po­lu swój liczący się w świecie wkład. Byliśmy jednym z pierwszych państw w Europie wy­dających specjalistyczne pismo z dziedziny me­dycyny lotniczej. Nasi naukowcy przeprowa­dzili szereg pionierskich prac z zakresu wpły­wu niedotlenienia na organizm człowieka,

U

a także wpływu stanu subgrawitacji na prze­wód pokarmowy.

W latach sześćdziesiątych mieliśmy jedną z największych i najnowocześniejszych w Euro­pie wirówek do badań wpływu przeciążeń na funkcjonowanie otganizmu człowieka. Nieza­przeczalny wkład do rozwoju medycyny lotni­czej, a teraz mogę śmiało napisać — również medycyny kosmicznej — ma Wojskowy Insty­tut Medycyny Lotniczej, który w roku lotu Polaka w Kosmos obchodził pięćdziesiątą rocz­nicę swej działalności.

Siedemnaście lat temu, jako kandydat do lotnictwa wojskowego, właśnie w Instytucie przeżywałem pierwsze niepokoje i radości tego zawodu. W tych samych murach, wraz z moimi kolegami — kandydatami na kosmonautów, przeżywałem powtórnie podobne emócje, gdy przechodziliśmy trudną selekcję medyczną, tre­ningi spiecjalne na przyrządach i symulatorach lotu. Słuchaliśmy także wykładów z podstaw medycyny kosmicznej, które często prowadzili autorzy tej książki ■— pracownicy naukowi WIML będący uznanymi specjalistami z zakre­su medycyny i psychologii lotniczej. W poszu­kiwaniu wiedzy dotarli nawet na lodowce An­tarktydy jako członkowie polskich wypraw w te rejony.

Siedząc rozważania zawarte w tej pracy przeżywałem te partie książki, które bezpośred­nio dotyczyły mojego lotu i związanych z nim eksperymentów medyczno-psychologicznych. Przeżywałem na nowo pobyt w Kosmosie, znaj­dując w tekście pełną interpretację fizjologicz­ną własnych odczuć będących wynikiem od­działywania nieważkości.

Jestem wdzięczny Autorom za potraktowanie tematu umożliwiające osobom nie związanym profesjonalnie z lotnictwem czy medycyną lot­niczą zrozumienie ogromu problemów, z który­

mi w locie boryka się kosmonauta. W dobie upowszechnienia lotów kosmicznych i pomyśl­nie realizowanych złożonych programów w opi­nii powszechnej utarło się przekonanie, że obec­ne loty mają charakter niemal „turystyczny”, że nie wymagają aż tak wielu naprawdę trud­nych przygotowań. Karty tej książki uzmysło­wią prawdę o tym, jak niełatwo jest żyć i pra­cować w nieważkości.

Lotnik kosmonauta PRL

RÓWNANIE

IZ WIELOMA NIEWIADOMYMI

Czynniki środowiskowe lotu kosmicznego

Załogowe loty kosmiczne stały się możliwe tylko dzięki rozwiązaniu kompleksu problemów natury technicznej. Pozwoliło to stworzyć sztuczne środowisko, dzięki któremu człowiek może żyć na pokładzie statków kosmicznych. Świadomość możliwości nastąpienia awarii któ­regoś z zespołów umożliwiających życie na po­kładzie statków kosmicznych i jej skutków — obok oczekiwania na znalezienie się w zupełnie nowej, nigdy dotychczas nie doświadczonej sy­tuacji — stanowi jedną z podstawowych przy­czyn stresu psychicznego towarzyszącego kos­monautom przez cały czas trwania lotu. Pro­blemowi temu poświęciliśmy wiele uwagi w na­stępnych rozdziałach.

Pojęcie całkowicie sztucznego środowiska ży­cia człowieka na pokładzie statku lub stacji kosmicznej oznacza przebywanie w kabinie wy­pełnionej powietrzem o ustalonym składzie i ciśnieniu, wilgotności i ruchu oraz określonym komforcie termicznym.

Skład i ciśnienie powietrza oraz inne wskaź­niki klimatyczne zależą od ustalonych kryte­riów higieniczno-fizjołogicznych. Istniały i ist­nieją zasadnicze różnice w składzie powietrza atmosferycznego używanego na pokładach stat­

ków radzieckich i statków amerykańskich. Jak pamiętamy, podczas wspólnego lotu SOJUZ — APOLLO w związku z różnicami w składzie i ciśnieniu atmosfery wypełniającej oba statki kosmiczne powstała potrzeba skonstruowania specjalnej śluzy wyrównawczej.

Sztuczne środowisko, ehoc brzmi to paradok^ salnie, z jednej strony jest przyczyną stresu" emocjonalnego, z drugiej — stwarza człowiekowi wi poczucie bezpieczeństwa. Powłoka statku kosmicznego chroni go przecież przed stanem próżni, bardzo niską temperaturą oraz zabójr * czymi skutkami promieniowania kosmicznego^

Na pokładzie statków kosmicznych zapas żywności, wody i innego rodzaju podstawowego ^! wyposażenia jest ograniczony. Przy długotrwa­łych lotach stacji orbitalnych uzupełnia się có| pewien czas niezbędne zapasy (kosmiczne stat-^s ki transportowe PROGRESS dla stacji orbital­nej SALUT), niemniej jednak pozostaje fak­tem, że bez stałego kontaktu z Ziemią w chwili obecnej długotrwałe życie człowieka na pokła­dzie statków kosmicznych nie jest możliwe.

W różnych fazach lotu kosmicznego załogi statków poddawane są działaniu zmiennych wartości grawitacji. Ze stanem zwiększonej grawitacji (hypergrawitacja) kosmonauci zapo­znają się szczegółowo w. procesie treningu po­przedzającego lot. Olbrzymia większość kandy­datów na kosmonautów ma duże doświadczenie i długi staż lotniczy. Należy zaznaczyć, że hy­pergrawitacja występuje zarówno w fazie star­tu, jak i lądowctnia statku kosmicznego. Nie wnikając w szczegóły można stwierdzić, że wielkości przeciążeń, jakim poddawani są kos­monauci podczas startu i lądowania (wodowa­nia), mieszczą się w granicach tolerowanych przez człowieka. Należy również pamiętać, że czas działania hypergrawitacji jest ograniczo­ny. Przeciążenia towarzyszące startowi rakiety

_jo

ustępują po upływie 9—10 minut. Podobnie okres lądowania trwa kilka zaledwie minut; a uzyskiwane wtedy wartości przeciążeń rów­nież nie stanowią zagrożenia dla, życia kosmo­nautów. Dla każdego z nich skonstruowany jest specjalny fotel, będący dokładnym odwzorowa­niem kształtu ciała. Kosmonauta siedzi w nim w czasie startu i lądowania, a orientacja ciała pilotów w stosunku do kierunku działania sił grawitacji jest najkorzystniejsza z punktu wi­dzenia tolerowania przeciążeń przez człowieka. W takiej pozycji kosmonauci wystawieni są na działanie przeciążeń w kierunku „klatka pier­siowa—plecy’’, tolerowanie przeciążeń jest wtedy znacznie lepsze niż np. przy kierunku „głowa—nogi” lub „nogi—-głowa”. Na rys. 1, 2, 3 i 4 przedstawiono przebieg startu i lądo­wania statków kosmicznych ż uwzględnieniem wielkości przeciążeń oraz czasu ich trwania.

Unikalnym czynnikiem towarzyszącym loto­wi kosmicznemu jest nieważkość z jej skutkami biologicznymi. Obszerny opis fizjolo­gicznych skutków nieważkości zawiera rozdz. 3 Jak się wydaje, przyszłość długotrwałych lotów kosmicznych będzie uzależniona od rozwiązania problemów ochrony człowieka przed nieko­rzystnymi skutkami nieważkości. Problem* ten można rozwiązać dwojako:

— znajdując metody uniemożliwiające wy­stąpienie zbyt zaawansowanych zmian w orga­nizmie człowieka pod wpływem nieważkości,

■ — nie dopuszczając do najmniejszych nawet objawów adaptacji do nieważkości przez stwo­rzenie na pokładzie st&tku kosmicznego grawi­tacji o wartościach 1 g lub stanów hypograwi- tacji (1/6 g).

W zależności bowiem od ro.dzaju misji kos­micznej kosmonauci poddawani są także stanom hypograwitacji. Sytuacja taka miała miejsce podczas lotów statków APOLLO, gdy kosmo­

nauci (selenonauci) pozostawali pod działaj niem sił pola grawitacyjnego Księżyca o warto­ści 1/6 g.

Kolejnymi czynnikami fizycznymi działający! mi na kosmonautów w czasie lotu są w lb r a-l cje i hałasy. Występują one w szczególiiiJ dużym nasileniu podczas startu rakiety. Praca,] agregatów i- urządzeń pokładowych w czasip całego lotu jest również źródłem hałasów i wij bracji. Oba te czynniki są powszechne rówmeąi na Ziemi we współczesnym środowisku cywila zacyjnym człowieka. Stąd ograniczamy się tyl­ko do ich wymienienia odsyłając zainteresowąa nego czytelnika do odpowiednich opracoWań; tego tematu.

Szczególnym niebezpieczeństwem dla kosmdi nautów jest promie n i ow an i e j o n i z u- jące. Jego charakter zmienia się zależnie od parametrów nawigacyjnych lotu. Na zwiększeni ne wartości promieniowania jonizującego kos=r monauci narażeni są już w czasie lotów orbi­talnych. Okazuje się, że w zależności od wysJI kości odbywanego lotu natężenie i charakter^ promieniowania mogą wykazywać znaczne róż-J nice. Niebezpieczeństwo groźnego dla żyda na­promienienia może wystąpić w czasie rozbłysi ków w chromosferze Słońca. Natężenie promie^ nioWania wzrasta wtedy wielokrotnie. W czasięl lotu kosmicznego załoga narażona jest na dzią^ łanie ciężkich cząstek promieniowania. O skut-. kach interakcji tych cząstek z żywą mate­rią Wiemy dotąd niezbyt wiele. Zagadnienia wpływu promieniowania jonizującego i ochro­ny przed nim w czasie lotu kosmicznego omó­wiono w rozdz. 4.

W czasie lotu kosmicznego przestaje działać na człowieka kompleks czynników ¿foto-' i geoekologicznych środowiska natu­ralnego. Znika tak oczywista i utrwalona w roz­woju ewolucyjnym życia na Ziemi przemien-

14

ność dnia i nocy, przestają istnieć zmiany pór roku, brak ziemskiego pola magnetycznego i elektrycznego. Kosmonauci w lotach orbital­nych wchodząc w cień Ziemi lub wychodząc z niego przeżywają „dobą kosmiczną” co półto­rej godziny. Znika też poczucie wiązi społecz­nej -— występuje izolacja psych o- socjalna. Jak wiadomo, czynnik, socjalny odgrywa ważną rolą w synchronizacji rytmów biologicznych człowieka. W czasie lotu między­planetarnego kosmonautom towarzyszyć będzie bez przerwy iluminacja słoneczna. Odmierzanie czasu stanie się więę możliwe tylko dzięki wskazaniom chronometrów zabranych przez kosmonautów z Ziemi. Można obawiać się, że z czasem, w miarę trwania misji kosmicznych, odliczanie „ziemskiego czasu" przeobrazi się w czynność fikcyjną. Innymi słowy — można obawiać się wystąpienia zjawiska tzw. rytmów biologicznych wolno biegnących (free — run- ning) łub desynchronizacji rytmów biologicz­nych. To ostatnie, zagadnienie omówiono w rozdz. 5.

W tabeli 1 zestawiono czynniki środowiskowe lotu kosmicznego.

Przy rozpatrywaniu biologicznych skutków oddziaływania wymienionych czynników należy pamiętać o tym, że większość z nich nie wystę­puje samodzielnie, pojedynczo, lecz w działaniu skojarzonym. W zależności od skutków biolo­gicznych wywoływanych przez kilka jednocześ­nie działających czynników wyróżnić można następujące wzajemne ich interakcje:

— brak związku między czynnikami, co ozna­czą brak zmiany odpowiedzi biologicznej za­równo przy działaniu pojedynczego czynnika, jak i skojarzonego z innymi,

ÀT“ występowanie efektu sumującego, gdy uzyskiwana odpowiedź biologiczna jest sumą

15

odpowiedzi na poszczególne pojedynczo działa^- jące czynniki,

— efekt synergistyczny oznaczający uzyska-? nie efektu końcowego większego niż wynikałoby z prostego sumowania poszczególnych oddzia­ływań,

— efekt antagonistyczny, gdy końcowe skut* ki wystawienia na skojarzone działanie czynni­ków są mniejsze, niż wynikałoby to z ich su­mowania.

Dla ilustracji można się tu posłużyć wynikami badań z zakresu biologii kosmicznej.

Przykładem efektu sumującego jest łączne działanie na organizm zwierząt przeciążeń róż­nej wielkości i wysokiej temperatury otoczenia. Czas przeżycia zwierząt ulega wtedy wyraź­

nemu skróceniu i jest sumą wartości obu tych .czynników. Działanie antagonistyczne natomiast obserwuje się przy ekspozycji zwierząt na prze­ciążenia w niskiej temperaturze otoczenia (+4°C). Czas przeżycia zwierząt * poddanych* łącznemu działaniu obu tych czynników ulega wyraźnemu wydłużeniu. Stąd można mówić

0 ochronnym wpływie niskich temperatur, któ­re zwiększają tolerancję przeciążeń. Wprowa­dzenie zwierzęcia w stan hypotermii (obniżonej temperatury wewnętrznej ciała) wyraźnie wy­dłuża czas przeżycia pod działaniem dużych przeciążeń. Istnieją -g|| na razie teoretyczne

1 fantastyczne — propozycje przenoszenia kos­monautów wracających na Ziemię po trwają­cych wiele lat misjach kosmicznych w stan hypotermii w fazie lądowania, tak, by mogli bez większych zakłóceń przeżyć ten niewątpli­wie trudny okres.

Szczególnie ważne było określenie efektu, skojarzonego działania czynników lotu kosmicz­nego, wśród których występowała nieważkość. W tym celu prowadzono obserwacje osób pozo­stających przez długi czas w łóżku (immobili- zacja) lub na zwierzętach doświadczalnych przebywających w warunkach hypokinezji.. Okazało się, że niekorzystne skutki długotrwa­łego unieruchomienia naśladującego stan sub- grawitacji są wyraźnie łagodzone przez jedno­czesne umiarkowane niedotlenienie, któremu pocidaje się obserwowane obiekty biologiczne. Tak więc niedotlenienie (wysokościowe) i sub- grawitacja powodują łącznie efekt antagoni- styczny, można zatem mówić o ochronnym dzia­łaniu umiarkowanego niedotlenienia. Stan ten próbuje się wykorzystać w lotach kosmicznych zmieniając okresowo ciśnienie atmosferyczne na pokładzie statków kosmicznych tak, by wytwo­rzyć sytuację odpowiadającą umiarkowanemu niedotlenieniu wysokościowemu, tj. takiemu,

jakie występuje na wysokości około 2,5—3 km. Umiarkówane niedotlenienie daje również efekt antagonistyczny w stosunku do promieniowania jonizującego. Jeśli natomiast chodzi o stany subgrawitacji, to przy jednoczesnym działaniu subgrawitacji i podwyższonej temperatury oto­czenia skutki biologiczne sumują się.

Obecny zasób wiedzy na temat skojarzonego działania czynników towarzyszących lotowi kos­micznemu jest stosunkowo skromny. Dane te są ciągle uzupełniane wynikami badań prowa­dzonych na zwierzętach laboratoryjnych. Wy­daje się, że dla pełnej i pomyślnej realizacji długotrwałych lotów kosmicznych człowieka konieczne będzie szczegółowe poznanie skoja­rzonych działań czynników lotu kosmicznego, określenie bezpiecznych ich parametrów, czasu trwania itp.

ŻEBY

2 ZMNIEJSZYĆ RYZYKO

Rola badań biologicznych w postępie astronautyki

Nim człowiek zostanie poddany działaniu czynnika nie znanego w codziennym życiu, wią­żącego się z dużym ryzykiem życia i zdrowia, często przeprowadza się najpie^v obserwacje reakcji zwierząt przebywających w nowych, nie poznanych jeszcze warunkach.

Podobnie ważne etapy w opanowaniu prze­stworzy przez człowieka poprzedzono .próbami na zwierzętach i obserwacjami ich reakcji na działanie nie znanych czynników fizycznych towarzyszących lotom.

W 1783 r., po pierwszym udanym wzlocie ba­lonu, jego twórcy *— bracia Montgolfier —) zo­stali zaproszeni do Paryża, by w obecności kró­la Ludwika XVI zademonstrować ów ekspery­ment. Specjalna komisja Francuskiej Akademii Nauk miała wtedy na celu zbadanie możliwości odbycia lotu przez istotę żywą.

Odrzucono wersję przewidującą umieszczenie w gondoli balonu ludzi, zarówno ochotników- -naukowców, jak i skazanych na śmierć zbrod­niarzy. Pierwszych — w trosce o. ich zdrowie i życie, drugich -— by na wypadek powodzenia lotu i ich szczęśliwego powrotu na Ziemię nie Wiązać z nazwiskami zbrodniarzy sukcesów w opanowaniu przez ludzkość przestworzy.

Ostatecznie pasażerami zostały zwierzęta: ba- ran, kaczka i kogut. Zgodnie ze^ wskazaniami umieszczonego w gondoli barometru balori wzniósł się na wysokość 500 m i po przebyciu 4 km szczęśliwie wylądował. Zwierzęta prze­żyły lot, choć nie obeszło się bez niespodzia­nek... Kogut powrócił na ziemię ze zranionym skrzydłem! Na szczęście dla dalszego postępu opanowania przestworzy przez człowieka usta­lono, że przyczyną zranienia nie były warunki lotu,' ale... konflikt koguta z baranem, do któ­rego doszło jeszcze przed startem. Następne loty balonowe śmiałków potwierdziły, że czło­wiek może żyć w warunkach towarzyszących oderwaniu się od Ziemi. Między innymi dzięki temu poznano szczegółowo wpływ oddychania rozrzedzonym powietrzem — działania niedo­tlenienia wysokościowego na człowieka.

Znacznie później, po zakończeniu II wojny światowej, loty balonowe wykorzystano do oce­ny natężenia promieniowania w warunkach lo­tu kosmicznego. Poczynając od roku 1946 roz­poczęto wysyłanie materiału biologicznego (en­zymów, żywych tkanek itp.) na znaczne wyso­kości. W latach 1950—1954 odbyło się około 30 lotów balonowych do wysokości 27—30 km. Pasażerami były zwierzęta doświadczalne: my­szy, chomiki, muszki owocowe, koty, psy i przedstawiciele rzędu naczelnych. Czas poby­tu zwierząt na tych wysokościach, oczywiście przy zapewnieniu im niezbędnych ilości tlenu, osiągał 28 godzin.

Badania doświadczalne przeprowadzone na zwierzętach umożliwiły poznanie i zrozumienie •mechanizmów działania na organizm człowieka szeregu czynników występujących w czasie lo­tów samolotami. Określono wielkości graniczne przyspieszeń, które mogą być tolerowane przez żywe organizmy, mechanizm działania wibracji oraz powodowane przez nie zmiany.

Podobnie i lot kosmiczny człowieka musiał być poprzedzony licznymi lotami zwierząt do­świadczalnych. Istniały przecież teorie nauko­we, w myśl których człowiek i cały świat oży­wiony na Ziemi przystosowany jest do życia wyłącznie w obecności swoistego pola grawita­cyjnego. Wedle tych katastroficznych teorii brak grawitacji — nieważkość — czyni życie niemożliwym. Możliwości naśladowania stanu nieważkości na Ziemi są minimalne, stąd słuszność lub niesłuszność owych teorii musiał potwierdzić eksperyment.

Poczynając od okresu II wojny światowej żywiołowy rozwój techniki rakietowej przybli­żył realizację odwiecznego marzenia człowieka oderwania się od. Ziemi, przezwyciężenia jej sił grawitacyjnych i zdobywania przestrzeni kosmicznej. Po zakończeniu wojny w ręce alian­tów dostały się rakiety V-2, które wykorzysta­no do pokojowych badań przestrzeni kosmicz­nej. Wykorzystuje się je wciąż do badań jono- sfery, a niektóre wynoszą w przestrzeń orga­nizmy żywe.

W latach 1949—1960 w Związku Radzieckim przeprowadzano program badawczy przy uży­ciu rakiet osiągających w końcu lat pięćdzie­siątych wysokość 450 km. W okresie tym loty suborbitalne odbyło ogółem około 40 psów, część z nich kilkakrotnie. Rekordzistką była suczka Odważnaja, uczestniczka pięciu lotów. W trakcie lotów rejestrowano u zwierząt wiel­kości charakteryzujące podstawowe czynności fizjologiczne — np. częstość oddechów, ekg, ciś­nienie tętnicze krwi. Wykónywano filmy z po­kładu rakiet. Początkowo zwierzęta umieszcza­no w szczelnie hermetyzowanych kabinach, w których zgromadzony zapas tlenu pozwalał im na przeżycie pewnego czasu. Posłużono się istniejącymi rozwiązaniami w lotnictwie i na ich podstawie konstruowano pierwsze prototy-

*powe ubiory kosmiczne dla zwierząt (rys. 5 i 6). ¿Zapewniały one ochronę przed skutkami niedo­tlenienia dostarczając za pośrednictwem masek odpowiednich ilości tlenu. W trakcie lotów zwierzęta poddawane były przyspieszeniom w czasię startu i lądowania (wartości do 8 g). Działały na nie wibracje, natomiast sam okres nieważkości był bardzo krótki, nie przekraczał kilku minut. U wszystkich zwierząt w odpowie­dzi na przyspieszenia, hałas i wibracje docho­dziło do wzrostu ciśnienia tętniczego krwi, czę­stości tętna i oddechów. Wielkość tych zmian powodowanych stresem towarzyszącym lotowi mieściła się jednak w ’granicach tolerancji ustroju.

W tym samym okresie podobne badania roz­poczęto w Stanach Zjednoczonych. Pierwsze loty wykonywano przy użyciu rakiet V-2. W kabinie dla zwierząt znajdowały się urzą­dzenia do teletransmisji danych fizjologicznych (tętno i liozba oddechów, pomiar ciśnienia tętni­czego i żylnego). W programie amerykańskich lotów suborbitalnych wykorzystuje się małpy (usypiane na czas lotu) oraz myszy. Pierwszy lot małpki Albert zakończył się niepowodze­niem z powodu uszkodzenia systemów umożli­wiających życie na pokładzie. Podobnie, kolejne loty z użyciem rakiet V-2 kończyły się niepo­wodzeniami — żadne z czterech zwierząt nie powróciło na Ziemię. Wielkość przyspieszeń osiąganych przez rakietę wynosiła maksimum 5,5 g przy starcie i 12—13 g przy lądowaniu, lecz nie przyspieszenia były przyczyną śmierci zwierząt. Zawodziły systemy zapewniające od­powiednie warunki życia na pokładzie lub spa­dochrony sprowadzające pojemnik ze zwierzę­tami na ziemię. Ten pionierski okres lotów sub­orbitalnych obiektów biologicznych umożliwił:

— rozwiązanie technicznych systemów tele­metrii podstawowych danych fizjologicznych,

— opracowanie konstrukcji kabin i syste­mów zapewniających podstawowe warunki ży­cia zwierzętom doświadczalnym na pokładzie pojazdu,

— dokonanie wstępnej analizy reakcji ży­wych organizmów (psów i królików w bada­niach radzieckich oraz małp i myszy w bada­niach amerykańskich).

Zwierzęta tolerowały przyspieszenia towarzy­szące startowi i lądowaniu rakiety, wytrzy­mywały kilkuminutowe okresy subgrawitacji. Część zwierząt odbyła lot kilkakrotnie.

Z okresu lotów suborbitalnych zwierząt do­świadczalnych pochodzi szereg obserwacji¹ wpływu stanów subgrawitacji na zachowanie zwierząt. W lotach z użyciem już oryginalnej rakiety amerykańskiej (AEROBEE) wykorzy­stano małpy i myszki. Myszki podzielono na kilka grup doświadczalnych. Jedną z nich sta­nowiły zwierzęta, u których jeszcze na Ziemi uszkodzono chirurgicznie kanały półkoliste’ (części ucha wewnętrznego). Zwierzęta z uszko­dzonymi kanałami półkolistymi, jak wykazał to później film z przebiegu lotu, w stanie nie­ważkości zachowywały się normalnie, nie tra­cąc orientacji przestrzennej. Całkowitą dezo­rientację przestrzenną obserwowano natomiast u zwierząt zdrowych z nie uszkodzonymi kana­łami półkolistymi.

Ostatni lot rakiety AEROBEE-3 zakończył się pełnym powodzeniem. Na Ziemię wróciły szczę­śliwie małpki Mike i Patricia. Obie małpki były zdrowe, Mike w kilka lat później został szczę­śliwym ojcem, Patricia natomiast zakończyła życie w dwa lata po wylądowaniu w następ­stwie ciężkiej choroby zakaźnej. W tabeli 2 ze­stawiono zmiany tętna i częstości oddechów u małp w trakcie różnych faz lotu suborbital- nego. Skąpa liczba zwierząt nie pozwalała na wyciąganie zbyt szczegółowych wniosków, na-

24

M

tomiast można było stwierdzić, że życie w śta-| nie subgrawitacji jest możliwe, obserwowani zmiany funkcjonowania organizmu nie są zbyt drastyczne i nie powodują zagrożenia dla życia| Dzień 1 października 1957 r. rozpoczyna re|l alne próby wypraw kosmicznych. Na orbicisj okołoziemskiej został w tym dniu umieszczony pierwszy sztuczny satelita Ziemi — SPUTj ŃIK-1. W miesiąc później, 3 listopada, świata był znów świadkiem niezwykłego zdarzeniaj W SPUTNIKU-2 wyruszyła w podróż kosmicz-1 ną suczka Łajka (rys. 7). Umieszczona była' w hermetyzowanej, stożkowej kabihie. Przeżyła; fazę startu rakiety, żyła w stanie nieważkości!

■

1

Niestety, nie było możliwości sprowadzenia psa 1 na ziemię. Żyła aż do czasu wyczerpania zapasu § tlenu w kabinie, tj. do szóstego dnia lotu.

W roku 1960 odbyły się trzy kolejne loty sa­telitów. Na pokładzie SPUTNIKÓW-4, 5 i 6 znajdowały . się psy. Z pełnym powodzeniem

I

I

przekazany został na Ziemię zapis telemetryczli ny częstości oddechów, ciśnienia tętniczego! krwi, ekg, aktywności ruchowej zwierząt orali temperatury we wnętrzu kabiny. Dane biolo-| giczne z tych lotów umieszczono w tabeli 3. W marcu 1961 r. odbyły się loty dwóch ostat­nich biosatelitów z tej seriip*-- SPUTNIKÓW-9 i 10. Na ich pokładzie znajdowały się psy i inne i żywe organizmy, a ceiem tych lotów było,osta-i teczne -sprawdzenie systemów zapewniaj ącychj warunki życia na pokładzie statków kosmicz|| nych, sprawdzenie sprawności zastosowanych! przekaźników parametrów fizjologicznych. Po­wodzenie tych lotów, jak Się wydaje, umożliwi-j ło w dniu 12 kwietnia 1961 r. start Jurija Ga-j garina — pierwszy lot kosmiczny człowieka. W okresie tym byliśmy świadkami bardzo wie-1 lu eksperymentów prowadzonych przez uczo­nych amerykańskich. W 1958 r. do ich dyspo­zycji odddano rakiety mogące wznosić obiekty biologiczne do lotu suborbitalnego. Loty te w 1958 r. odbyły myszki Wickie, Laska i Benji,, wysłane na znaczne wysokości do 2255 km Śledzono min. wpływ nieważkości oraz pro­mieniowania kosmicznego;

3 czerwca 1959 r. Stany Zjednoczone umiesz­czają na orbicie okołoziemskiej sztucznego sate­litę ziemi DISCOVERER A-3. Na pokładzie sztucznego satelity znajdowały się myszki C/57 BI. W grudniu 1959 r. w Stanach Zjednoczo­nych zostaje wznowiony program lotów bali­stycznych, a w rakietach umieszczane są mał­py. 31 stycznia 1961 r. na pokładzie statku MERCURY odbywa lot szympans Ham. Jest to bezpośrednie sprawdzenie gotowości systemów umożliwiających życie oraz przekazu danych biologicznych na Ziemię przed lotem balistycz­nym Allana Shepparda. Wreszcie 29 listopada .1961 r. statek MERCURY wyniesiony przez ra­kietę ATLAS, na pokładzie którego znajduje się

s|

szympans Enos, bezpośrednio poprzedza pierw­szy lot amerykańskiego astronauty Johna Glenna. Tak więc zostało udowodnione, że czło­wiek może odbywać podróże kosmiczne i może żyć w stanie nieważkości. W dalszym ciągu jednak nie znano, wielu szczegółowych proce­sów, które zachodzą w organizmie człowieka w warunkach nieważkości zależnie od czasu trwania ekspozycji na ten bodziec.

Po roku 1961 w dalszym ciągu kontynuowa­ne są badania z zakresu bioastronautyki z uży­ciem różnego rodzaju obiektów biologicznych, poczynając od organiźmów jednokomórkowych, a kończąc na ssakach — psach czy małpach. W dalszych rozdziałach do wyjaśniania proce­sów i mechanizmów towarzyszących pobytowi człowieka w warunkach lotu kosmicznego po­służą wyniki badań prowadzonych na biosate- litach. _v

3 GDY ZABRAKNIE GRAWITACJI

Znaczenie stałej wartości grawitacji dla organizmów ziemskich

Wszystkie procesy życiowe, ewolucyjne i adaptacyjne organizmów ziemskich przebie­gały i przebiegają w warunkach stałej wartości grawitacji. Wszystkie formy roślinne i zwierzę­ce podlegają jej działaniu, a efekt tego wpływu jest zależny m.in. od wielkości danego organiz­mu. Na podstawie tej zależności przyjęto dzie­lić organizmy zwierzęce na trzy podstawowe kategorie:

— świat mikroorganizmów (drobnoustroje), w którym głównymi siłami oddziałującymi są siły kohezji i ruchy Browna,

— świat małych zwierząt (nie przekraczają­cych ciężarem owadów), w którym przeważają siły przylegania oraz napięcia powierzchniowe­go,

— świat dużych zwierząt, w tym i człowieka, który znajduje się przede wszystkim pod wpły­wem sił grawitacyjnych.

Za wielkość graniczną oddzielającą świat ma­łych zwierząt od dużych (tzn. znajdujących się pod wpływem głównie sił grawitacyjnych) przyjęto uważać organizmy wielkości około 1 mm.

W miarę zwiększania rozmiarów obiektu bio­logicznego musiały wykształcić się specyficzne

struktury oporowe, które przeciwdziałają siłom grawitacyjnym. Takie struktury istnieją już wprawdzie w pojedynczej komórce (tonofibry- lle), ale dopiero u dużych zwierząt doszło do rozwoju tkanki oporowej — grupy tkanek łącz­nych. Rozwój ewolucyjny zwierząt jest więc związany z przyrostem ciężaru ciała, a zwłasz­cza tkanki kostnej. W miarę zwiększania się rozmiarów przyrost ciężaru kośćca i przyrost ciężaru ciała stają się nierównomierne (allo- metryczne). Warto przytoczyć tu znany wywód Galileusza, który rozpatrywał właściwości me­chaniczne hipotetycznego słonia dwukrotnie po­większonego bez zmiany proporcji ciała. Przy wzroście skalowym takiego hipotetycznego sło­nia powiększonego dwukrotnie masa jego ciała wzrosłaby znacznie bardziej niż wytrzymałość mechaniczna kości długich: masa ciała —¹- do potęgi trzeciej, natomiast przekroje kości dłu­gich — tylko do kwadratu. Konstrukcja takie­go powiększonego dwukrotnie słonia nie wy­trzymałaby powstałych obciążeń. Grawitacja spełnia więc rolę czynnika determinującego wielkość, proporcje i kształt organizmów ży­wych na Ziemi.

Na rys. 8 przedstawiono zmiany udziału kość­ca w składzie ciała u zwierząt i człowieka w miarę przyrostu ciężaru ich ciała. Na rys. 9 zestawiono zmiany, jakie musiałyby zajść w 'proporcjach powierzchni do objętości' kończyn zwierzęcia przy dwukrotnym powiększeniu jego wymiarów.

Konieczność stałej orientacji przestrzennej w stosunku do działających sił pola grawitacyj­nego Ziemi spowodowała wykształcenie u wszystkich organizmów ziemskich specjalnych narządów, które reagują na grawitację. Narzą­dy te lub specjalne struktury wewnątrzkomór­kowe zwane są receptorami grawitacji. W chwi­li obecnej stosunkowo dużo wiemy o budowie

3Ł

i czynności receptorów u zwierząt i człowieka, mniej o sposobie percepcji grawitacji u roślin.

Zdolność reagowania na grawitacją u roślin, charakteryzująca się m.in. kierunkiem wzrostu łodygi ku górze oraz wzrostu korzenia w głąb ziemi, wiąże się ze specyficznymi strukturami cytoplazmatycznymi komórek rosnących. Są to tzw. amyloplasty. Właściwości geosensoryczne (wrażliwość na obecność grawitacji) u roślin przypisuje się również innej strukturze cyto- plazmatycznej — aparatowi Golgiegó. Próg wrażliwości roślin na grawitację wynosi

0,005 g.

Zależnie od stopnia rozwoju ewolucyjnego gatunku formy receptorów grawitacji u zwie­rząt są różne. Najbardziej prymitywne wystę­pują u bezkręgowców, są to tzw. statocysty. U owadów występują mechanoreceptory, u krę­gowców (również i u człowieka) istnieje bardzo złożony organ w postaci tzw. otolitów (składnik anatomiczny ucha wewnętrznego). Ewolucyjne zmiany w budowie i czynności organów recep­cji grawitacji umożliwiające orientaćię prze­strzenną i związane z tym zachowanie się orga­nizmów są ściśle przystosowane do względnie stałego poW grawitacji. Wrażliwość zwierząt na grawitację jest znacznie mniejsza niż roślin (próg wynosi 0,012 g).

Można stwierdzić, że wszystkie czynności ca­łego organizmu przebiegają na Ziemi pod sta­łym wpływem grawitacji. Można także stwier­dzić, że organizmy, aby znieść jej działanie, musiały wytworzyć odpowiednie mechanizmy kompensujące grawitację. Dwa zwłaszcza ukła­dy spełniają, rolę zabezpieczającą organizm przed skutkami ciążenia ziemskiego; są to układ krążenia i układ mięśniowo-kostny. Układ krą­żenia pokonuje stałe skutki działania sił hydro­statycznych. Rożpatrując problem z punktu wi­dzenia fizyki, należy przyjąć, że człowiek na­

rażony jest na stałe działanie ciśnienia hydro-! statycznego, którego wielkość zależy od wy­sokości człowieka i jego ciężaru właściwego.! Pamiętamy, że wnętrze organizmu ludzkiego wypełnia złożony układ naczyń krwipnośnych.- Na układ ten działają siły ciśnienia hydrostaau tycznego * krwi, powodując rozciąganie naczyńl krwionośnych i przemieszczanie się płynów do dolnych części ciała. Na Ziemi człowiek w po- zycji pionowej gromadzi więc pewną ilość pły­nu w dolnej połowie ciała, zmniejszając odpo­wiednio powrót krwi żyłami do serca. U osób zćlrowych stała działalność mechaniczna serca] oraz napięcie układu naczyniowego zapobiegają nadmiernemu gromadzeniu się płynów, prze­siąkaniu ich poza układ naczyniowy i powsta-^N waniu obrzęków w dolnych częściach ciała oraz umożliwiają dopływ krwi do górnych części wbrew prawu ciążenia.

Grawitacja wywiera też swoiste działanie na stan czynnościowy tkanki kostnej. W wyniku tego działania utrzymywana jest równowaga zarówno między procesami tworzenia, jak i wchłaniania (resorpcji) kości. Zjawisko to wy­stępuje i w czasie rozwoju, i po osiągnięciu przez organizm człowieka pełnej dojrzałości. Równowaga ta jest zachowana przy wartościach obciążeń mieszczących się w przedziale 7—37, g/mm². Poniżej lub powyżej wymienionych wartości obciążeń dochodzi do niekorzystnych zmian w tkance kostnej, zwykle do zahamowa­nia jej rozwoju lub przyspieszonych procesów wchłaniania kości (kościogubienia). Mechanizm stymulującego wpływu obciążeń na tkankę ko­stną nie jest ostatecznie wyjaśniony. Mogą one wywierać wpływ na kości za pośrednictwem efektu piezoelektrycznego, towarzyszącego de­formacji kryształów (cechy kryształów piezo­elektrycznych w kości mają hydroksyapatyty oraz kolagen). Być może, obciążenie kości po­

woduje zmiany dynamiki krążenia w tej tkance, co prowadzi do osiągnięcia równowagi procesów kościotworzenia lub do zjawiska kościogubienia. Również inne procesy życiowe pozostają w znacznej mierze pod wpływem stałego pola gra­witacyjnego Ziemi. Wydatek energetyczny związany z kompensowaniem siły ciężkości u zwierząt o ciężarze około 70 kg wynosi śred­nio 40% wartości przemiany materii.

Dzięki istnieniu ciążenia ziemskiego możliwy jest proces wymiany ciepła między ciałem czło­wieka a otoczeniem. Nagrzane warstwy powie­trza znajdujące się tuż przy powierzchni skóry są unoszone ku górze (konwekcja), a na ich miejsce do skóry docierają warstwy chłodniej­sze. Brak grawitacji znosi zjawisko konwekcji, przez co wymiana ciepła z otoczeniem staje się utrudniona. Wówczas przy braku dostatecznego ruchu powietrza całą powierzchnię skóry ota­cza warstewka ciepła. Stan ten może być szcze­gólnie niebezpieczny dla człowieka i prowadzi z czasem do przegrzania i jego nieodwracalnych następstw.

Możliwości imitowania nieważkości lub stanu subgrawitacji w warunkach ziemskich

Przy zachowaniu pewnych warunków fizycz­nych (szybkości i kąta wznoszenia) możliwe jest podczas lotu samolotem po tzw. krzywej Ke­plera uzyskanie kilkudziesięciosekundowego stanu nieważkości. Loty paraboliczne po krzy­wej Keplera wykorzystuje się obecnie przy tre­ningu i selekcji kandydatów na kosmonautów (rys. 10).

Przebywanie w nieważkości pozwala na wy­robienie pewnych odruchów, zachowań, nie po­zwala jednak na wyciąganie daleko idących

wniosków na temat reakcji organizmu na ten'i czynnik. Przed okresem lotów kosmicznych pro- ] wadzono badania na układach modelowych po- ; legające na utrzymywaniu organizmów ży-l wych, w tym także człowieka w:

— stanie immersji wodnej (stan zanurzenia)« r— stanie unieruchomienia (pozostawanie wl łóżku).

W badaniach przy zastosowaniu immersJB wodnej ochotników umieszcza’ się w basenacmj wypełnionych roztworem o ciężarze właściwym zbliżonym do ciężaru właściwego ciała człowie- ka. Występuje wówczas stan imitujący subgra- witację. Osoby, które poddano tym badaniom, pozostawały w zanurzeniu do 7 dni ^(rys. 11).

O wiele bardziej popularnym modelem do­świadczalnym były badania na ochotnikach unięruchamianych przez różne okresy w łóżku. Czas unieruchomienia przed lotami kosmiczny­mi trwał do 120 dni. Zarówno stan unierucho­mienia, jak i pobyt w immersji wodnej naśla­dują stan nieważkości przez wyeliminowanie obciążeń dynamicznych układu mięśniowo- -szkieletowego oraz wyraźne zmniejszenie ciś­nienia hydrostatycznego krwi. W stanie unie­

ruchomienia znacznie Ograniczone są ruchy (hy- pokinezja) oraz zmniejszają się obciążenia tkan­ki kostnej (hypodynamia). Wyniki opisanych badań zostały potwierdzone przez wiele zja­wisk, które wystąpiły następnie w czasie lotu kosmicznego człowieka. Do najważniejszych za­licza się:

— spadek wydolności fizycznej organizmu,

' — złe tolerowanie pozycji pionowej- ciała (ortostazy),

sfetep- wyraźne i zależne od czasu unieruchomie­nia zaniki mięśniowe oraz demineralizacja tkanki kostnej; u osób unieruchamianych przez czas dłuższy następowała również znaczna utra­ta ilości płynów krążących w ustroju.

Badania wpływu hypodynamii i hypokinezji na organizm człowieka, prowadzone w warunl kach unieruchomienia, pozwoliły dokładnie oce­nić dynamikę opisanych zmian oraz przyczyni niły^się do wprowadzenia pewnych postępowali profilaktycznych, Chroniących kosmonautę w locie przed groźnymi skutkami nieważkości.-?!

Wpływ nieważkości na organizm człowieka

Pierwsze loty kosmiczne, których czas trwa-l nia nie przekraczał 12 godzin, wykazały, że to­warzyszący lotowi stan nieważkości powoduje» wyraźne zaburzenia czynności organizmu czló<M wieka, uwidoczniające się po wylądowaniu.

Większość , kosmonautów po zakończeniu lotuj miała trudności z utrzymaniem pionowej po­zycji ciała. W pozycji tej dochodziło u nich do i nadmiernie wysokiego przyspieszenia czynności! serca oraz odczuwali zawroty głowy. Ponadto,J nawet po krótkotrwałych lotach stwierdzano u kosmonautów ubytek ciężaru ciała.

W trakcie lotu kosmicznego, początkowo, u kosmonautów radzieckich, stwierdzono niepo­kojące objawy w obrębie układu równowagi. Herman .Titow relacjonuje te doznania w spo­sób następujący:

„Długotrwałe przebywanie w warunkach nie­ważkości — prawie 9 godzin tkwiłem już w ka­binie statku WOSTOK-2 — dawało o sobie znać niezbyt przyjemnymi odczuciami, powta­rzającymi się szczególnie w czasie energiczniej­szych ruchów głową. Kiedy tylko pojawiły się pierwsze symptomy złego samopoczucia, przyj­mowałem takie położenie ciała, w którym obja­wy te ustępowały. Trwało to zwykle kilka mi­nut. Byłem przekonany, że sen pozwoli odpo­cząć systemowi nerwowemu i przywróci mi

pełną sprawność do pracy”, Błękitna Planeta . — H. Titow).

Podobne objawy, które przypominają tzw. chorobę poruszeniow^ (lokomocyjną, morską lub powietrzną), występowały u kosmonau­tów radzieckich odbywających loty na statkach WOSTOK i WOSCHOD. U żadnego z kosmo­nautów amerykańskich odbywających loty w ramach programu MERCURY oraz GEMINI nie Stwierdzono objawów tej choroby. Należy jed­nak pamiętać, że gabaryty kabin amerykań­skich statków MERCURY i GEMINI były wy­jątkowo skromne, natomiast w statkach ra­dzieckich od początku kosmonauci mieli stosun­kowo dużą przestrzeń życiową, mogli swobod­nie poruszać się we wnętrzu pojazdu. Rozpoczę­cie programu APOLLO (USA) spowodowało wystąpienie choroby poruszeniowej również u kosmonautów amerykańskich. Można więc uznać, że choroba poruszeniowa/ff*- lokomocyj- na — jest charakterystycznym objawem towa­rzyszącym lotowi kosmicznemu (nieważkości). Kolejne loty, o coraz dłuższym czasie trwania, pozwoliły stwierdzić występowanie dalszych zmian spowodowanych pobytem człowieka w nieważkości. Były to między innymi:

— spadek (w różnym nasileniu) ilości płynów krążących,

— zmniejszenie gęstości kości, ucieczka wap­nia z kości,

— zaniki mięśniowe oraz ujemny bilans azo­towy organizmu,

— wyraźnie upośledzona zdolność organizmu do wysiłku fizycznego po wylądowaniu.

Przed bardziej szczegółowym omówieniem fizjologicznych skutków przebywania w nieważ­kości spróbujemy dokonać podsumowania zmiany warujijków życia człowieka pod wpły­wem tego czynnika. Nieważkość powoduje:

— brak rejestracji bodźców przez odpowied­

nie receptory grawitacji, zlokalizowane w uchu wewnętrznym,

brak obciążeń statycznych i dynamicznych ^ układu mięśniowo-szkieletowego,

— eliminację ciśnienia hydrostatycznego krwi i płynów tkankowych.

Wymienione wyżej trzy podstawowe zjawiskaI towarzyszące nieważkości zmieniają całkowici#! warunki wewnętrznej równowagi procesów ży-.l ciowych organizmu człowieka. Brak rejestracji! bodźców przez odpowiednie receptory grawita-1 cji prowadzić może do iluzji sensorycznych j (zmysłowych), do nieprawidłowej oceny położe-tj nia przestrzennego oraz do wystąpienia reak- * cji ze strony układu przedsionkowego (choroba,!• poruszeniowa). Brak obciążeń układu mięśnio-J wo-szkieletowego powoduje procesy zanikowe mięśni i kości, jednocześnie zmiany orientacji przestrzennej przy zaniku tkanki mięśniowej!

i kostnej upośledzają w warunkach nieważkości i koordynację ruchową. Wyeliminowanie ciśnieli nia hydrostatycznego krwi i płynów tkanko-j wych prowadzi do odmiennego ich rozkładu w poszczególnych regionach* ciała. Znaczna masa krwi, normalnie zalegająca w . dolnych czę­ściach, w warunkach nieważkości zostaje prze-^ sunięta do górnej części ciała, w tym także do głowy. Następstwem zmiany rozmieszczenia krwi w całym organizmie jest przekrwienie narządów czaszki. Przypuszcza się, iż stan ten pogłębia zaburzenia w układzie orientacji przestrzennej ciała. Tak więc powstaje sytua­cja zwana w patofizjologii „błędnym kołem”.

W zależności od czasu pobytu człowieka w stanie nieważkości wyróżnia się dwie podstawo­we fazy odpowiedzi organizmu. Są to^- faza stresu oraz faza adaptacyjna. Faza stresu jest krótkotrwała i powoduje szybkie .zmiany stanu równowagi metabolicznej organizmu przez uru­chomienie specjalnych, wykształconych mecha­

nizmów obronnych. Zaczynają być wydzielane w znacznych ilościach hormony kory nadnercza (sterydy nadnerczowe) oraz aminy katecholowe. W miarę dalszego przebywania w nieważkości poszczególne układy, a wreszcie cały organizm osiągają stan nowego poziomu równowagi w zaistniałych warunkach środowiskowych. Nie­stety, część z tych zmian „adaptacyjnych” jest szczególnie niebezpieczna, może -zmniejszać szanse ponownego przystosowania się człowieka do warunków ciążenia ziemskiego. Tak więc trudno dyskutować o bezpośrednich korzyściach dla kosmonautów wynikających z tej fazy adaptacji. Gdyby kosmonauta miał nigdy nie wracać na Ziemię, wówczas korzystne byłoby staranie j się o osiągnięcie odpowiednio, wyso­kiego poziomu takiej adaptacji. Jak jednak wie­my z dotychczasowych doświadczeń uzyska­nych w trakcie długotrwałych misji kosmicz­nych — zbyt daleko zaawansowana adaptacja do nieważkości w niebezpieczny sposób wydłu­ża okres powrotu czynności fizjologicznych do stanu prawidłowego i jest przyczyną występo­wania objawów chorobowych podczas ponow­nego przystosowywania się człowieka do wa­runków ciążenia ziemskiego po wylądowaniu.

Reakcje powodowane zmianami w czynności układu nerwowego w stanie nieważkości

Przejście ze stanu grawitacji ziemskiej do stanu nieważkości, jak udowadniają to wyniki badań kosmicznych, zwiększa wrażliwość orga­nizmu człowieka na chorobę poruszeniową. By przeprowadzić czytelnika przez zawiłości zwią­zane z wytłumaczeniem tych zjawisk, zacząć trzeba od pewnych wiadomości z zakresu ana­tomii i fizjologii narządów odpowiedzialnych za

utrzymywanie równowagi przez człowieka. Otóż orientacja przestrzenna oraz zaćhowywan!|| równowagi możliwe są dzięki istnieniu specjal­nych receptorów grawitacji zlokalizowanych w uchu wewnętrznym. Dodatkową rolę koryguj® ca wrażenia rejestrowane przez te recepto^ spełnia narząd wzroku, specjalne struktury ośrodkowego układu nerwowego znajdujące się w móżdżku, wreszcie receptory w układzie mięśniowym i stawowym, informujące o aktu-' alnym położeniu ciała. Opisane struktury są ściśle ze sobą skoordynowane i one decydują

o właściwym napięciu mięśni, wykonywani^ poszczególnych ruchów oraz utrzymywaniu sta­nu równowagi.

Receptory grawitacji — jak już * wspomnie­liśmy -gg mieszczą się w uchu wewnętrznym;, stąd temu narządowi poświęcimy więcej uwa­gi. Ucho wewnętrzne (rys. 12) składa się z trzech podstawowych elementów anatomicz­nych’. Są to: przedsionek, kariały półkoliste, śli­mak. Każda z tych struktur pełni inną rolę

fizjologiczną. W ślimaku' odbywa się odbiór wrażeń słuchowych, w przedsionku — przyspie­szeń liniowych (W' tym i zmian grawitacji), wreszcie w kanałach półkolistych rejestrowane są przyspieszenia kątowe.

Właściwy receptor grawitacji zbudowany jest z nabłonka czuciowego. Tworzą go dwojakiego' rodzaju komórki: właściwe komórki receptorol we oraz komórki podporowe (rys. 13). Komora receptorowe pokryte są na powierzchni przyleć gającej do wnętrza kanału endolimfatycznegęl (wypełniającego zarówno kanały półkoliste, |akj i przedsionek) układem specjalnych wypustek/ cytoplazmatycznych. Cała natomiast powierzch-?, nia komórek podporowych pokryta jest krystal liczną błoną, tzw. błoną otolitową. Przy zmia-| nie kierunku lub wielkości grawitacji, przy ru-f chach głowy — siły inercji wywołują ruch tej’ błony, która powoduje przesunięcie rzęsek śf.njg sorycznych (czuciowych) komórek receptorol wych na lewo lub na prawo (rys. 14). Jak*’ wspomniano poprzednio, w komórkach recepto! rowych przedsionka rejestrowana jest każda* zmiana wielkości i kierunku przyspieszeń linio-;

wych (także grawitacji ziemskiej). Rejestracja ta polega na zmianie potencjału elektrycznego błony komórkowej. Zmiany polaryzacji błony komórek receptorowych przekazywane są do' zakończeń nerwowych, skąd odpowiednim szla­kiem nerwowym informacje te docierają do ośrodkowego układu nerwowego.

Istniejące trzy kanały półkoliste: przedni, boczny i tylny umożliwiają orientację położenia ciała przy ruchach głowy. Ruch głowy w da­nym kierunku powoduje przesuwanie endolim- fy i drażnienie rzęsek pokrywających receptor komórkowy. Zrozumiałe, że taka budowa kana­łów półkolistych zezwala na rejestrację przy­spieszeń kątowych we wszystkich osiach ciała.

W stanie nieważkości dochodzi do zaburzeń w równomierności odbioru wrażeń o przyspie-* szeniach, którym poddawany jest organizm człowieka w trakcie zajmowania jakiejś pozycji lub przy wykonywaniu ruchów. Receptor gra­witacji w przedsionku ucha wewnętrznego nie otrzymuje żadnych pobudzeń. Natomiast wszel­kie ruchy głową są przesadnie rejestrowane przez receptory przyspieszeń zlokalizowane w kanałach półkolistych. Ta dysharmonia między czynnością receptorów zlokalizowanych w przedsionku i kanałach półkolistych wyzwala —* jak się wydaje ;fpj pierwsze objawy choroby po­ruszenia wej. ^ Potwierdzeniem tego mogą być wspomniane już badania przeprowadzone na zwierzętach, którym przed lotem kosmicznym chirurgicznie . uszkodzono ucho wewnętrzne. Zwierzęta te, w porównaniu z grupą kontrol­ną, znosiły doskonale warunki nieważkości. Nie dochodziło u nich także do zaburzeń przy cho­dzeniu.

Kosmonauci radzieccy JM amerykańscy rela­cjonują, że w pierwszym okresie przebywania w stanie nieważkości dochodzi do różnego ro­dzaju iluzji, m.in. występuje uczucie przebywa­

nia na pokładzie statku kosmicznego w pozycji „głową w dół”. (Na statkach kosmicznych umownie przyjęto oznaczać położenie sufitu

i podłogi, chociaż w stanie nieważkości oba te pojęcia nie mają realnego ziemskiego znaczek nia). Złudzenia, że ciało znajduje się w niepra*^ widłowym ułożeniu, nie potwierdzają doznania wzrokowe ani impulsy nerwowe z zakończeń? nerwowych w mięśniach, ścięgnach. Uczucie nieprawidłowego położenia ciała wobeę;

— braku dopływu bodźców nerwowych z re­ceptora grawitacji,

.*** niepotwierdzenia tych nieprawidłowości przez narząd wzroku,

m$k przesadnej impulsacji nerwowej ze strony receptorów przyspieszeń kątowych (wyzwala-,, nych przy gwałtownych ruchach, zwłaszcza głową)

jest przyczyną wystąpienia typowych objawów choroby poruszeniowej. Objawy te w łagodnej postaci charakteryzują się uczuciem dyskom­fortu w nadbrzuszu, zawrotami głowy. W naj­bardziej drastycznych wypadkach do objawów tych dołączają się bóle głowy oraz wymioty.- Być może podatność na chorobę poruszeniową w pierwszych godzinach pobytu w nieważkości powodowana jest także dopływem większych ilości krwi do górnych części ciała, a więc i do głowy.

Z tych powodów przyjęto zwracać szczególną uwagę w procesie treningu kosmonautów na odpowiedni, specjalnie pobrany zestaw ćwiczeń układu przedsionkowego, uwzględniający m.in.: wykonywanie ćwiczeń fizycznych na tzw. huś­tawce Chyłowa, ćwiczenia na krześle obroto­wym, pływanie pod wodą.

W pierwszych godzinach, a nawet dniach lo­tu odradza się kosmonautom \ wykonywanie wszelkich gwałtownych ruchów ciała, zwłaszcza głowy. Mają oni pozostawać w spokoju, zaś w

razie konieczności prowadzenia obserwacji wy­magających zwrotów głowy ruch ten powinien być połączony z ruchem całego ciała i wykony­wany możliwie wolno. Objawy choroby loko- mócyjnej występują najczęściej po pierwszych godzinach lub co najwyżej — dniach trwania lotu. Później aparat równowagi człowieka wra­ca do prawidłowej czynności i kosmonauta mo­że z pełną sprawnością wykonywać zadania przewidziane w programie lotu.

W’ razie wystąpienia ciężkich objawów cho­roby lokomocyjnej, na pokładzie statków kos­micznych stosuje się odpowiednie leki zmniej­szające dolegliwości kosmonauty. Leki te nie różnią się niczym od używanych na Ziemi przy leczeniu choroby lokomocyjnej (Aviomarin lub podobne specyfiki).

Reakcje powodowane brakiem ciśnienia hydrostatycznego krwi

i płynów ustrojowych w stanie nieważkości

Brak ciśnienia hydrostatycznego towarzyszą­cy nieważkości powoduje równomierne rozło­żenie krwi we wszystkich częściaćh ciała. W dolnych częściach ciała w stanie normalnej ziemskiej grawitacji zalega około 400 ml krwi. Ta krew trafia teraz do ogólnej _puli krwi krą­żącej. Można więc mówić o nadmiernym jej dopływie do górnych części ciała. Stan ten na­zywany bywa czasem cefalizacją krążenia (od gr. kephale — głowa). Jego następstwem mogą być: obrzęk i przekrwienie twarzy, pulsujące bóle głowy, uczucie wypełnienia —^ j,rozsadza­nia głowy”, czasem widzenie wszystkiego w ko­lorze czerwonym. Dość sugestywnie stan ten opisuje Mirosław Hermaszewski. W pierwszych godzinach po osiągnięciu przewidzianej orbity

miał on wrażenie stopniowego zmniejszania „się' < całego ciała przy równoczesnym uczuciu po­większania się głowy. Zdawało mu się, że stał się karzełkiem z ogromną, rozdętą głową. | Przekrwienie powłok czaszki i narządów We-J wnętrznych powoduje m.in. wzmożone łzawię- nie, ślinotok, zwiększone wydalanie surowiczej 1 wydzieliny z nosogardzieli. Ten nienormalny! dla organizmu stan — cefalizacja krążenia —1 cofa się w pierwszych dniach pobytu w nieważ- i kości. Normalizacja ta odbywa się przy udzia- 9 le tzw. odruchu Henry-Gauera. W lewymi przedsionku serca oraz w ścianie dużych żyłj znajdujących się bliżej serca występują specjal­ne zakończenia nerwowe wrażliwe na rozciąga- J nie. Te zakończenia nerwowe nazywają się re­ceptorami objętościowymi (objętości krwi krą­żącej). Za pośrednictwem odruchu nerwowo- - -hormonalnego, opisanego właśnie przez Hen-; ry’ego i Gauera, w wypadku nadmiernego roz­ciągnięcia lewego przedsionka masą krwi do­chodzi do przekazania impulsów nerwowych do podwzgórza (część ośrodkowego układu nerwo­wego).. Impulsy te, przekazywane z receptorów objętościowych w lewym przedsionku, trafiają do podwzgórza poprzez nerw błędny i rdzeń przedłużony (rys. 15). W podwzgórzu mieszczą się zwoje nerwowe odznaczające się szczególną cechą. Oto — zbudowane identycznie jak wszystkie komórki nerwowe (reagują na bodź­ce nerwowe i przekazują je) t- mają właści­wości układu dokrewnego. W komórkach tych produkowane są tzw. hormony podwzgórzowe. Układ tak zbudowanych nerwów o cechach ko­mórek wewnętrznego wydzielania nosi nazwę układu neurosekrecyjnego. Układ neu- rosekrecyjny wydziela kilka hormonów, z któ­rych w tym momencie najważniejszy jest hor­mon antydiuretyczny (ADH), Hormon ten wy­dzielony do krwiobiegu wzmaga wchłanianie

zwrotne wody w nerkach. W wypadku nad ] miernego rozciągnięcia lewego przedsionka na­pływającą tam w nadmiarze krwią, co ma miej­sce np. w stanie nieważkości, a także w sta­nach przewodnienia organizmu w warunkąe® ziemskich, dochodzi do zahamowania wydzie­lania ADH. Obniżenie stężenia tego hormonu we krwi krążącej powoduje wzmożone wydalaj Me wody w postaci moczu przez nerki.

W zapobieganiu cefalizacji krążenia pewną i rolę odgrywa także inny odruch — tzw. o d- ruch Kitajewa. Zgodnie z tym'odruchepl rozciąganie lewego przedsionka powoduje skurcz tętniczek krążenia płucnego nie dopust •czając .zbyt dużej ilości krwi do krążenia du­żego, a więc i do górnych części ciała. Należy ] zatem uznać za normalną konsekwencję pobytu w nieważkości wzmożone wydalanie moczu w ciągu pierwszych 48 godzin pozostawania pod wpływem tego czynnika. Po tym okresie inten­sywność diurezy (wydalanie moczu) maleje, co może świadczyć o normalizacji ilości krwi krą­żącej.

Efektem wzmożonego wydalania wody jest wzrost lepkości krwi oraz powiększenie liczby krwinek we krwi krążącej. Z przeprowadzo­nych na Ziemi badań laboratoryjnych symulu­jących nieważkość wynika, że utrata osocza krwi osiąga 300—800 ml. Sądzi się, że obserwo­waną utratę ciężaru ciała u kosmonautów po wylądowaniu można wiązać m.in. właśnie z utratą płynu. Zmiany ciężaru ciała kosmonau­tów w następstwie lotów kosmicznych o róż­nym czasie trwania ilustruje rys. 16.

Zwiększenie objętości krwi krążącej jako na­stępstwo cefalizacji krążenia wywiera także wpływ na wydzielanie hormonów zatrzymują­cych w organizmie sole mineralne. Obserwuje się zahamowanie wydzielania tych hormonów, co sprzyja wzmożonej ucieczce szeregu elek-

50

trolitów razem z wodą wydalaną przez nerki. Niekorzystne objawy związane z utratą płynów potęgowane są więc zaburzeniami elektrolito­wymi.

Długotrwale utrzymujący się brak ciśnienia hydrostatycznego krwi i płynów tkankowych prowadzi do zmiany reakcji układu krążenia na zmianę postawy ciała (ortostaza). Przypusz­cza się, że główną przyczyną złej tolerancji or- tostazy jest względne odwodnienie organizmu. Wiadomo, że różnym postaciom odwodnienia w następstwie stanów chorobowych na Ziemi towarzyszą zaburzenia ortostazy. Odwodnienie pogarsza także tolerancję innych stresorów fi­zycznych (np. przeciążeń). Tak więc skutki od-/ wodnienia organizmu stają się naprawdę groź­ne w momencie powrotu kosmonautów na Zie­

mię. Stąd pilna potrzeba szukania środków pro­filaktycznych, które nie dopuściłyby do pełnej adaptacji organizmu do nieważkości.

Wśród metod zapobiegających skutkom braku ciśnienia hydrostatycznego wymienia się meto-* dy fizyczne i farmakologiczne. Metody fizyczne sprowadzają się do stosowania różnego rodzaju rozwiązań technicznych częściowo odtwarzają­cych ciśnienie hydrostatyczne krwi i płynów ustrojowych. Największe zastosowanie w chwili obecnej znalazły urządzenia do dekompresji dolnej części ciała. Urządzenie takie, stosowane w amerykańskiej stacji orbitalnej SKYLAB, przedstawia rys. 17. Ma ono kształt beczki

ku do otaczającego ciśnienia atmosferycznego) działającego na dolne części ciała. Badany wchodząc do urządzenia uszczelnia gumową pokrywę na wysokości pasa. W urządzeniu wy-

twarza się stan hypobarii (obniżonego ciśnienia atmosferycznego). Wielkość obniżonego ciśnie­nia sięgać może 50 mmHg. Czas ekspozycji na dekompresję dolnej części ciała wynosi od 1 do

2 godzin/dobę. Wydaje się, że w dłużej trwają­cych lotach przebywanie w tym urządzeniu trzeba będzie przedłużyć. Urządzenie do dekom­presji powoduje przemieszczenie krwi. i płynów do dolnej części ciała, poniżej pasa, a co za tym idzie — normalizuje objętość krwi krążącej

i. zapewnia tolerancję pozycji pionowej ciała. Wadą tego urządzenia jest to, że rozmieszczenie krwi w poszczególnych częściach ciała nie jest proporcjonalne.

Inne proponowane rozwiązania techniczne to: ' — nadmuchiwane mankiety wokół kończyn dolnych,

oddychanie w nadciśnieniu oddechowym.

Kosmonauci radzieccy mają ubiór kosmiczny, w skład którego wchodzą spodnie zapewniające przemieszczanie pewnych ilości krwi i płynów do dolnych części ciała.

Wśród metod farmakologicznych rozważa się i— na razie teoretycznie — możliwości poda­wania związków hormonalnych zapobiegających utracie Objętości osocza. Mogą to być np. ADH (hormon antydiuretyczny) oraz 9-alfa-fluoro- hydrokortyzon. ADH wzmaga wchłanianie zwrotne wody w nerkach, 9-alfa-fluorohydro- kortyzon zapobiega nadmiernej ucieczce soli.

Odpowiedni trening układu przedsionkowo- -weg etaty wnego zapobiegający burzliwemu przebiegowi choroby lokomocyjnej (eliminujący wymioty) może również przyczynić się do zmniejszenia odwodnienia w pierwszych eta­pach adaptacji do nieważkości.

Jeszcze przed rozpoczęciem lotów kosmicz­nych, na podstawie obserwacji osób przebywa­jących długo w łóżku z przyczyn terapeutycz­nych lub osób poddających się ochotniczo ba-

daniom skutków długotrwałego unieruchomie­nia, spodziewano się . u kosmonautów utraty znacznych ilości soli mineralnych z kości jako reakcji ńa pobyt w stanie nieważkości. 120- -dniowe unieruchomienie powodowało u nie­których osób spacrek o blisko 30% wysycenia kości wspomnianymi solami. Jednocześnie wy­kazano, że istnieją w tym przypadku indywi­dualne wahania.

W lotach GEMINI-4, 5 i 7 przeprowadzono badania radiograficzne utraty soli mineralnych z kości. Badania te oparto n& pomiarach gęsto­ści kości, porównując zdjęcia radiologiczne wy­konane przed lotem i po powrocie kosmonau­tów z misji kosmicznych. Wykazano znaczną utratę tych soli w kości piętowej, przy względ­nie niewielkich wahaniach ich zawartości w ko­ściach kończyn górnych. Jak się później okaza­ło, uzyskane wyniki były znacznie zawyżone, a to z powodu posłużenia się nie dostosowaną do tego celu techniką badania. W związku z po­wyższym, poczynając od programu APOLLO 14, 15, 16, w amerykańskich badaniach biome­dycznych zastosowano technikę pomiaru^ ab­sorpcji promieniowania gamma przez kości. Na czas pomiaru w aparaturze unieruchamia się kończynę dolną lub górną, zawsze w stałym po­łożeniu. Z jednej strony kończyny znajduje się źródło promieniowania (125 J), z drugiej nato­miast — detektor scyntylacyjny promieniowa­nia. W ten sposób dokonuje się pomiaru absorp­cji przez tkanki monoenergetycznego źródła fo­tonów, uzyskując wykres wyrażający w procen­tach promieniowanie zaabsorbowane w trakcie przejścia przez poszczególne warstwy tkanek. Istnieją specjalnie sporządzone standardy za­wierające różne stężenia hydroksyapatytu. Po­równanie uzyskanego wyniku z odpowiednim punktem kalibracyjnym dla absorpcji promie­niowania przez standard pozwala określić gę­

stość soli mineralnych w badanej kości w mg/cm².

W zależności od czasu pobytu w nieważkości straty soli mineralnych w kości są różne. Po 28- -dniowym locie statku SKYLAB-2 nie stwier­dzono istotnych zmian w zawartości tych soli. Po misji 50-dniowej w kości piętowej wystąpił spadek zawartości soli mineralnych o 7%, na­tomiast po 84-dniowej misji kosmicznej spadek ten wyniósł 11,2%. W obu kościach kończyny górnej (tj. kości promieniowej i kości łokcio­wej) procesu demineralizacji nie «twierdzono.

Ucieczce soli mineralnych z kości, wykrywa­nej bądź metodą radiograficzną, bądź metodą absorpcji promieniowania gamma, towarzyszy wzmożone wydalanie wapnia z moczem. Czasem ilość wapnia wydalanego z moczem przekracza w pewnych okresach lotu o 50% ilości tego mi­nerału wydalanego na Ziemi. Szacuje się, że straty wapnia u kosmonautów w ciągu miesiąca osiągają 6 g, co stanowi 0,5% całej-zawartości wapnia w ustroju. _N

Tak więc długotrwałe misje kosmiczne z jed­nej strony powodują demineralizację kości, z drugiej ¡£¡3 wzmożone wydalanie wapnia z mo­czem. Sytuacja ta kryje dwa poważne niebez­pieczeństwa:

— możliwość uszkodzenia układu kostnego w trakcie działania przeciążeń towarzyszących lądowaniu (groźba złamań kości),

— powstawanie złogów . soli mineralnych w nerkach, co może stać się przyczyną kamicy nerkowej.

Z punktu widzenia medycyny jest to sytuacja szczególnie niebezpieczna, pamiętajmy bowiem, że w podróż kosmiczną wyrusza człowiek ideal­nie zclrowy, wraca natomiast z obniżoną spraw­nością układu kostnego oraz możliwością roz­winięcia się kamicy nerkowej.

Przyczyną demineralizacji kości oraz ujem-

nego bilansu wapnia w organizmie jest brak obciążeń statycznych i dynamicznych układu kostnego. Prawdopodobny mechanizm demine- ralizacji kości w warunkach nieważkości wy­jaśniono w pierwszej części tego rozdziału.

Brak grawitacji odbija się niekorzystnie na stanie czynnościowym układu mięśniowego. Do­chodzi do stanu hypokinezji (niedobór aktyw­ności ruchowej) oraz hypodynamii (niedosta­teczne obciążenie fizyczne mięśni). Pod wpły­wem tych czynników mięśnie ulegają zaniko­wi w myśl inanego prawa fizjologii — „narząd nie używany, zanika”.

Czynnikiem dodatkowo sprzyjającym zmia­nom zanikowym Układu mięśniowego jest zwiększone stężenie we krwi hormonów stery­dowych kory nadnercza (glikokortykosterydy). Hormony te, jak już wspomniano poprzednio, wydzielane są w dużych ilościach w fazie stre­su. Sterydy nadnerczowe powodują tzw. ujem­ny bilans azotowy ustroju, co oznacza większe wydalanie niż zatrzymywanie azotu.. Nieważ-: kość powoduje zanik mięśni szkieletowych, a re­zultatem tych zmian jest:

— spadek siły mięśniowej poszczególnych grup mięśni,

— zmniejszanie się obwodu poszczególnych części kończyn w miarę trwania pobytu w sta­nie nieważkości,

— wzmożone wydalanie z moczem produk­tów rozpadu mięśni (kreatyniny, mocznika),

— zmniejszenie ogólnoustrojowej zawartości potasu.

U wszystkich kosmonautów po wylądowaniu obserwuje się z reguły pogorszenie koordynacji ruchowej, i to zarówno w sytuacjach statycz­nych, jak i dynamicznych. Zmienia się także postawa ciała w wyniku przesunięcia punktu ciężkości ciała w trakcie pobytu w nieważkości. Człowiek po wylądowaniu przyjmuje pozycję

lekko zgiętą, z głową opuszczoną ku dołowi i przodowi (rys. 18 i 19).

Spadek siły mięśniowej jest różny w różnych grupach mięśniowych. Największy wykazują tzw. mięśnie antygrawitacyjne, tj. te, które umożliwiają przyjmowanie pionowej pozycji ciała. Wielkość spadku siły mięśniowej pro­stowników grzbietu i prostowników kończyn dolnych oszacowano na około 20%. Mięśnie zgi- nacze wykazują spadek nieco mniejszy.

W kończynach dolnych spadek objętości jest zapewne skutkiem zarówno zaników mięśni, jak i przesunięć krwi krążącej. W misji SKY- LABt2 spadek średniej objętości kończyn dol­nych u kosmonautów osiągnął ponad 10% (rys. 20).

Stan hypokinezji i hypodynamii towarzyszą­cy nieważkości nie pozostaje bez wpływu na stan czynnościowy mięśnia sercowego. Wiado­mo, że hypodynamia trwająca dłużej niż 10 dni powoduje wzrost częstości akcji serca w spo­czynku oraz wystąpienie charakterystycznych objawów złej wydolności (kondycji) fizycznej (rys. 21).

Po długotrwałym pobycie w nieważkości ob­serwuje się u kosmonautów różnego stopnia zmiany w zapisie elektrokardiograficznym ser­ca. Podobne zaburzenia spotyka się w niektó­rych postaciach choroby niedokrwiennej serca.

W świetle wymienionych zmian w czynności układu mięśniowego zrozumiałe stają się dole­gliwości towarzyszące kosmonautom po wylądo­waniu. Okres readaptacji, czyli powrotu po­szczególnych czynności organizmu do wartości istniejących przed startem, zależy od postępo­wania profilaktycznego na pokładzie statku kosmicznego. Dopuszczenie do całkowitej adap­tacji organizmu do nieważkości prowadziłoby

— jak już wspomniano — do wystąpienia sze­regu zmian, które uniemożliwiłyby powrót czło-

st

wieka na Ziemię. Prześledźmy to zjawisko na przykładzie trzech kolejnych lotów kosmonau- I tów amerykańskich w trakcie programu SKY- LAB Po 28-dniowym locie. kosmicznym czas ich ponownego przystosowania do warunków I ciążenia ziemskiego wyniósł 21 dni. Oznaczało-- I by to, ze długość trwania misji^ kosmicznych I jest identyczna lub prawie identyczna z czasem’ I potrzebnym do readaptacji po wylądowaniu. 1 Wniosek ten byłby bardzo pesymistyczny i w | wyraźny sposób ograniczałby trwanie poszczę- j gólnych misji kosmicznych. W trakcie lotu stat- ku SKYLAB-2 na pokładzie stacji. orbitalnej znajdował się wyłącznie cykloergometr. Jest to urządzenie stosowane przeważnie w próbach- i oceny wydolności fizycznej oraz w treningu j sportowym. Najprostszy cykloergometr przypo­mina rower bez kół, na którym podczas peda­łowania można stosować odpowiednie obciąże­nie przekładni. Zastosowane obciążenia w trak­cie lotu SKYLAB-2 miało wartość 31,3 Wat/ /min/kg. Wobec niewystarczających efektów fi­zjologicznych ćwiczeń na cykloergometrze, w trakcie misji SKYLAB-3 zastosowano oprócz ergometru dodatkowe Urządzenie, tzw. Mini- -Gym. Zasadę tego urządzenia i możliwości wykonywania na nimi ćwiczeń przedstawiono na rys. 22. W ten sposób w trakcie lotu SKY- LABA-3 uzyskano wzrost codziennych obciążeń układu mięśniowego do 65 Wat/min/kg. Po trwającym 59 dni locie czas readaptacji kosmo­nautów po wylądowaniu \yyniósł tylko 7 dni. Wielkość spadku siły mięśniowej była taka sa­ma jak w locie SKYLABA-2, należy jednak pa­miętać, iż ten drugi trwał przeszło dwukrotnie dłużej. Przy ocenie spadku siły mięśniowej stwierdzono, że ani cykloergometr, ani przyrzą­dy Mini-Gym oraz ekspandery (sprężyny do rozciągania) nie wystarczały, by zapobiec zmia­nom zanikowym mięśni kończyn do.lnych. Pod-

n

czas wykonywania ćwiczeń gimnastycznych na wspomnianym przyrządzie Mini-Gym obciążane są głównie mięśnie kończyn górnych oraż tu­łowia. .Natomiast siły przenoszone na kończyny dolne nie stanowią wystarczającego obciążenia dla ukłądu mięśniowego, by przeciwdziałać zmianom zanikowym w tych okolicach ciała. W trakcie lotu SKYLABA-4 wprowadzono więc nowy typ urządzenia przypominający bieżnię- Był to pokryty teflonem płat powierzchni *do „odbywania spacerów”, a właściwie — „drepta­nia w miejscu”. Kosmonauta przypinał się po­nad płytką teflonową 4 pasami gumowymi do podłoża. Pasy te, zapinane na wysokości barku oraz wokół pasa, dociskały kosmonautę do pod-

Ł. 61

WM li 11 llllilllliMillHMMIIIIlll—illllIIH

ioża z siłą odpowiadającą ciężarowi 80 kg. Płyt- lea teflonowa była ustawiona skośnie do działa­jących sił pasów gumowych. Kosmonauta sta­wiając stopę na powierzchni płyty i przenosząc „ciężar” ciała na tę kończynę zsuwał się z płyt­ki. Imitowało to marsz w warunkach ziemskiej .grawitacji (rys. 23). W trakcie lotu SKYLABA-i

wielkość średnich obciążeń układu mięśniowego osiągnęła 71 Wat/min/kg, a więc w porównaniu z misją SKYLABA-2 było to obciążenie dwu­krotnie większe. Mimo że lot SKYLABA-4 trwał 84 dni — czas readaptacji do ciążenia ziemskie­go skrócił się do 4 dni. Zarówno w locie SKY- LABA-.2, jak i 3 jeszcze w 9 dni po wylądowa­niu objętość kończyn dolnych kosmonautów by­ła niższa niż przed startem, natomiast po locie SKYLABA-4 wróciła do stanu przedstartowego w 11 dniu po wylądowaniu. Na rys. 24 zesta­

wiono zmiany ciężaru ciała kosmonautów, siły® kończyn dolnych oraz ich objętości w trakciela lotu kolejnych stacji SKYLAB, z uwzględnię- 1 niem czasu trwania lotu oraz wielkości stoso-1 wanych Obciążeń fizycznych.

Przygotowanię kosmonautów do wylądowania oraz przebieg readaptacji do ciążenia ziemskiego

W końcowej fazie misji kosmicznej kosmo-a nauci ponownie podddni zostają działaniu hy- m pergrawitacji, i to w zwiększonym natężeniu a niż w czasie startu. Przeciążenie statku kos- jfl micznego w trakcie lądowania osiąga wartość M 4—8 g. Gdyby procesy fizjologiczne towarzy- fl szące nieważkości zbytnio się rozwinęły — ta * wartość przeciążeń mogłaby wiązać się z ryzy-m kiem obniżenia ich tolerancji przez człowieka.«

Powrót do wartości ciążenia ziemskiego przy- ^ wraca rozkład krwi charakterystyczny dla wa- 9 runków ziemskich. Pewne ilości krwi i płynów J tkankowych przemieszczają się ponownie do j dolnych części ciała. Pamiętamy, że w trakcie | lotu doszło do zmiany dystrybucji krwi krążą­cej i usunięcia nadmiaru płynów w ustroju. Dla przywrócenia właściwej proporcji rozmieć szczenią i objętości płynów ustrojowych zaleci*¹ się kosmonautom, aby przyjmowali większe ilości, napojów, np. jednorazowe wypicie ok. 2 1 płynu z dodatkiem soli kuchennej. Innym po­stępowaniem profilaktycznym jest obowiązek- zakładania tzw. spodni antygrawitacyjnych. Spodnie te założone w fazie lądowania i w pierwszym okresie readaptacji po wylądowaniu nie dopuszczają do przemieszczania się więk­szych ilości krwi i płynów do dolnych części ciała. W miarę postępującego procesu ponowy nego przystosowywania się do warunków cią-

żenią ziemskiego używanie spodni przeciwprze- ciążeniowych staje się zbędne. Spodnie takie są typowym wyposażeniem pilotów wojskowych samolotów odrzutowych, przyczyniają się bo­wiem do zwiększenia tolerancji przeciążeń pod­czas wykonywania manewrów lotniczych. Do spodni tych wszyte są gumowe rurki, które po wypełnieniu powietrzem wywierają ucisk na kończyny dolne i dolną część ciała. W ubiorze antygrawitacyjnym stosuje się ciśnienia 35—50 mmHg. Pozostawanie w wypełnionym powie­trzem ubiorze (spodniach antygrawitacyjnych) jest dobrze znoszone przez okres 10M11 godzin (rys. 25). Ubiór ten w trakcie lądowania i po wylądowaniu zmniejsza. znacznie niekorzystne reakcje ortostatyczne dzięki ograniczeniu prze­mieszczania się krwi do kończyn dolnych.

Ubiór antygrawitacyjny stosuje się także przy tzw. biernym treningu ortostatycznym po locie. Trening taki polega na podnoszeniu ciała kosmonauty (bez jego czynnego udziału) do po­zycji pionowej. W miarę upływu czasu trwania readaptacji zwiększa się obciążenie ćwiczeniami fizycznymi. Stopniowo powracają prawidłowe odruchy sensoryczne, motoryczne i wegetatyw­ne. W uzasadnionych przypadkach celowe jest stosowanie zabiegów fizykoterapeutycznych. Rozpatruje się, by w przyszłości kosmonauci po powrocie z długotrwałych lotów kosmicznych poddawani byli przejściowo stanom subgrawi- tacji, tzn. przebywali przez jakiś czas w warun­kach immersji wodnej. W okresie readaptacji ważną rolę spełnia odpowiednia dieta. Uzupeł­nia się płyny, zwiększa ilości podawanych wita­min, soli mineralnych oraz białka. W ZSRR dużym powodzeniem cieszy się preparat uży­wany przez radzieckie ekspedycje ąntarktyczne. W jego skład wchodzą m.in. glukoza, zespół wi­tamin oraz niewielkie dawki leków uspokaja­jących.

W procesie ponownego przystosowywania się kosmonautów do ciążenia ziemskiego rozpatru­je się także możliwość wspomagania organizmu środkami farmakologicznymi. Można tu myśleć

o lekach przywracających prawidłową objętość osocza (podawanie hormonu antydiuretycznego, hormonów kory nadnercza) oraz leków pobu­dzających ośrodkowy układ nerwowy, mięsień sercowy i mięśnie poprzecznie prążkowane.

Znając już wpływ nieważkości na procesy fi­zjologiczne warto zastanowić się nad możli­wością ochrony człowieka przed skutkami tegc czynnika w sensie ogólnym. Można rozpatrywa dwie generalne koncepcje postępowania:

— niedopuszczanie do objawów adaptacji nieważkości,

— chronienie kosmonautów przed niekorzy­

stnymi skutkami i konsekwencjami nieważko­ści lub dopuszczanie tylko do adaptacji częś­ciowej.

Pierwsza koncepcja — niedopuszczania nawet do częściowej adaptacji człowieka do nieważko­ści, przy obecnym stanie rozwoju techniki astronautycznej wydaje, się być mało realna. Postępowanie takie musiałoby uwzględniać możliwość • stworzenia sztucznej grawitacji

0 wartościach odpowiadających grawitacji ziemskiej, co w najbliższej przyszłości będzie trudne do urzeczywistnienia. Tak więc raczej druga koncepcja wydaje się być bardziej realna

1 możliwa do przeprowadzenia. Na rys. 26 i 27 zestawiono zmiany w czynności organizmu po­wodowane przez nieważkość oraz możliwości odpowiedniego postępowania profilaktycznego.

JEDNO

4 Z POWAŻNIEJSZYCH ZAGROŻEŃ

Promieniowanie jonizujące w lotach kosmicznych

Promieniowanie jonizujące jest jednym z naj­groźniejszych czynników towarzyszących lotowi kosmicznemu. Kosmonauta narażony jest na trzy podstawowe rodzaje tego typu promienio­wania. Są to:

— pierwotne promieniowanie kosmiczne;

— promieniowanie okołoziemskich pierścieni radiacyjnych,

|— promieniowanie towarzyszące rozbłyskom w chromosferze Słońca.

Ponadto człowiek odbywający podróże kos­miczne narażony jest na promieniowanie joni­zujące pochodzące z różnych źródeł znajdują­cych się wewnątrz statku kosmicznego. Sztucz­nymi źródłami promieniowania są izotopy pro­mieniotwórcze używane na pokładach statków kosmicznych do różnych celów (badania nauko­we zależne od programu lotu, różnego rodzaju wskaźniki itp.). Ten ostatni rodzaj promienio­wania może być kontrolowany jeszcze przed startem statku kosmicznego i z punktu widze­nia ryzyka napromieniowania personelu stat­ków kosmicznych stanowi zagrożenie minimal­ne.

Pierwotne promieniowanie kosmiczne

jPromieniowanie to, pochodzenia galaktyczne­go, jest strumieniem cząstek o niezwykle wy­sokiej energii (10²⁰ eV). W skład tego typu promieniowania wchodzą:

— protony — 85%,

f * — cząstki alfa —13%,

— ¡zjonizowane jądra atomów cięższych od helu (o liczbie atomowej większej lub równej 3).

Dzięki tzw. właściwościom ekranującym Ziemi oraz dzięki efektowi geomagnetycznemu pro­mieniowanie kosmiczne pochodzenia galaktycz­nego dociera na Ziemię w znacznie ograniczo­nym natężeniu. Ekranujące właściwości Ziemi redukują prawie dwukrotnie strumień pierwot­nego promieniowania kosmicznego, pole geo-

magnetyczne zmniejsza jego natężenie. 3 do -10 razy, Zrozunaiałę więc jest, że zależnie od‘ kąty nachylenia orbity statku kosmicznego," mozn^. spodziewać-się różnej dawki tego typu promil niowania. Jeżeli orbita na wysokośpi200—7Qg> km przebiega równolegle do płaszczyzny, r.ówr nikowej Ziemi, dawka prawdopodobnegp pro­mieniowania, na które może być wystąwiony statek kosmiczny, jest pięć razy niższsi Sp wówczas, gdy-jest on usytuowany wzdłuż 'po­łudnika (przy tej samej wysokości). - . „ ._r\_r Wielkości promieniowania kosmicznej na które narażony jest kosmonauta w trakcie lotu, * tnogą być podwojone podczas minimum, aktyw­ności słonecznej (w cyklu 11-letnim aktywności Słońca), (rys. 28). Szczególnie istotnym proble­mem badawczym związanym z wpływem .pier-

wotnego promieniowania kosmicznego na żywe organizmy jest zagadnienie interakcji ż żywy-i mi organizmami cząstek o wysokiej energii za­wartych w promieniowaniu kosmicznym.

Promieniowanie okołoziemskich pierścieni radiacyjnych

Na podstawie materiałów uzyskanych z ba­dań przeprowadzanych za pomocą sztucznych satelitów Ziemi w roku 1958 poznano bliżej część magnetosfery Ziemi, w której znaczna ilość cząstek promieniowania o wysokich ener­giach jest wychwytywana przez ziemskie pole magnetyczne. Strefy wzmożonej radiacji, na­zwane od nazwiska ich odkrywcy pierścieniami lub pasami van Allena, zawierają protony

o wielkich energiach, elektrony, jądra helu (cząstki alfa), jądra litu. Jeszcze do niedawna w pierścieniach tych wyodrębniano część ze­wnętrzną i wewnętrzną, które różnić się miały intensywnością i składem promieniowania. W chwili obecnej uważa się, że istnieje jeden pas van Allena niby opona osłaniający Ziemię. Nie. tworzy on symetrycznego układu nad po­wierzchnią Ziemi; po stronie półkuli wschod­niej rozpoczyna się na wysokości 1500 km, podczas gdy na półkuli zachodniej — tylko 500—600 km nad powierzchnią Ziemi (rys. 29). Wszelkie anomalia pola magnetycznego Ziemi powodują zmianę wysokości, na której pierście­nie van Allena występują. Wyróżnia się ano­malię południowego Atlantyku, która zlokalizo- . wana jest na długości geograficznej zachodniej 0—60° i 20—50° szerokości południowej (rys. 30). Tam wewnętrzna część pasa van Allena występuje na wysokości ok, 300 km. Tylko w strefach nadbiegunowych brak jest płaszcza ochronnego Ziemi w postaci wspomnianego

74

I 1 i ; . ,

pierścienia (rys. 31).¹ Istnienie tej strefy wzmo­żonej radiacji stwarza poważne problemy na­tury zdrowotnej dla personelu statków kos­micznych. Z uwagi na natężenie promieniowa­nia w pasie van Allena łatwo może zostać prze­kroczona dawka wywołująca poważne stany chorobowe. Najprostszym sposobem rozwiąza­nia tego problemu jest przebywanie kosmonau­tów poniżej granicy pasa radiacji, tj. najwyżej na wysokości 560 km. Przejście przez tę nie­bezpieczną strefę na'większe wysokości winno odbywać się'po najkorzystniejszej trajektorii, tak by czas pobytu w tej strefie był możliwie najkrótszy.

Promieniowanie towarzyszące rozbłyskom chromosfery Słońca

Promieniowanie to zawiera protony o różnej energii oraz niewielką ilość cząstek alfa., Po­nadto niektórym rozbłyskom chromosfery Słoń-

cä towarzyszy emisja zjonizowanych jąder cięż­szych od atomu helu. Promieniowanie korpus- kularne towarzyszące rozbłyskowi chromosfe- ry Słońca osiąga pobliże Ziemi w czasie od kil­ku godzin do kilku dni, licząc od momentu za­uważenia rozbłysku. Emisja wysoko energe­tycznych protonów, cząstek alfa i pojedynczych ciężkich jąder stanowi realne zagrożenie dla statków kosmicznych aktualnie znajdujących się poza pierścieniami van Allena. W tabeli 4 zestawiono charakter i miejsce występowania promieniowania elektromagnetycznego i pro­mieniowania korpuskularnego występującego w przestrzeni kosmicznej.

Promieniowanie wtórne

Ważnym problemem z punktu widzenia ochrony radiologicznej kosmonautów jest tzw. wtórne promieniowanie, będące skutkiem zde­rzenia różnych form promieniowania kosmicz­nego z pokrywą statku (rys. 32). Jak wynika z rysunku, przez konstrukcję statku do jego wnętrza przenikać mogą ciężkie jony oraz pro­tony. Część z nich może produkować cząstki wtórne, inne mogą być absorbowane we wnę­trzu organizmu człowieka. Strumień elektro­nów i pozytonów hamowany przez ścianę stat­ku kosmicznego jest źródłem powstawania pro­mieniowania gamma.

Jeżeli pierwotne cząstki promieniowania w chwili osiągnięcia osłony statku mają energię większą niż 300 MeV, może wtedy dojść do uwalniania dużych ilości wtórnych cząstek pro­mieniowania korpuskularnego lub elektroma­gnetycznego.

Tak więc można przypuszczać, że wielkość wtórnego promieniowania jonizującego będzie zależała od liczby zderzeń cząstek promienio­wania kosmicznego z powierzchnią statku, od

nego oraz gęstości i grubości materiału tworzą­cego pokrywę statku.

Ocena dawki promieniowania

Od dawna dla celów praktycznych w ocenie ekspozycji na promieniowanie stosowano jed­nostkę rentgen (R), czyli taką ilość promienio­wania X i gamma, która powoduje w 0,001293 g powietrza powstanie jednej jednostki elektro­statycznej.

O wiele wygodniejszą i bardziej uniwersalną jednostką pochłoniętego promieniowania jest

rad (Radiation Âbsorbed Dose). Ściślej biorąc jeden rad oznacza pochłonięcie przez 1 g tkan­ki (dowolnego środowiska płynnego) energii równej 100 ergom. Jednostka rad pozwala więc na porównywanie różnych rodzajów promie­niowania pod względem energetycznym, nie jest natomiast przydatna przy ocenie skutków biologicznych. Gdy oceniano te same (w sensie energetycznym) dawki różnych rodzajów pro­mieniowania wyrażone w radach, np. promieni X lub gamma albo promieniowania, korpusku- łarnego (cząstki alfa, zjonizowane ciężkie jądra), okazało się, że uzyskano zupełnie różne efekty biologiczne. Ta sama dawka promieniowania elektromagnetycznego (promienie X lub gam­ma) wywołuje znacznie mniejsze zmiany w po­równaniu ze skutkami, które powoduje analo­giczna „porcja” promieniowania korpuskular- nego. Z tego powodu w radiobiologii wprowa­dzono pojęcie tzw. względnej skuteczności bio­logicznej (WSB). Wartość WSB pozwala na po­równanie spodziewanego efektu biologicznego spowodowanego przez dany rodzaj promienio­wania z promieniowaniem rentgenowskim.

ilość promieni X potrzebna dla

osiągnięcia skutku biologicznego W

WSB — badanego promieniowania potrzebna do osiągnięcia skutku biologicznego W

Umownie punktem odniesienia dla wszystkich rodzajów promieniowania przy określaniu względnej skuteczności biologicznej jest sku­teczność promieniowania rentgenowskiego, dla którego wartość WSB wynosi zawsze U Porów­nując różne rodzaje promieniowania ustalono następujące wartości WSB:

promieniowanie X, gamma, elektrony 1

protony, szybkie neutrony, cząstki alfa 10

wolne neutrony/ 5

zjonizowane ciężkie jądra 20

Należy wreszcie wprowadzić ostatnie pojęcie potrzebne dla zrozumienia zagadnień radiobio­logii, tj. pojęcie równoważnika rentgenowskie­go dla człowieka — rem (Roentgen Equivalent Man). Wprowadzenie tego pojęcia w odniesieniu do człowieka pozwala na porównanie skutków działania na organizm różnego rodzaju promie-, niowania jonizującego. Porównanie z efektem wywoływanym przez promienie przyjęto z tego powodu, że skutki te są dość dokładnie znane.

Na schemacie 33 zestawiono wzajemne zależ­ności między omówionymi jednostkami stoso- wa»ymi w radiobiologii i pozwalającymi na ocenę skutków ekspozycji człowieka na promie­niowanie jonizujące. i

Poszczególne narządy i tkanki organizmu człowieka różnią się wrażliwością na promienio­wanie jonizujące. Najbardziej promienioczuły- mi narządami są: szpik, wewnętrzne narządy płciowe (jądra lub jajniki) oraz soczewka oka. Uszkodzenie tych narządów prowadzi do:

— uszkodzenia szpiku aż do załamania me­chanizmów obronnych organizmu,

— uszkodzenia gonad, które może prowadzić do niepłodności lub pojawienia się niebezpiecz­nych dla przyszłych pokoleń mutacji genetycz­nych,

t £ ." "- .••" . * > r i & '¿J'-i**,»-?-*.' f* lEMCSłii' f*S ’fe»'^iL' L? *^r ■^r W.&z.fiJśt.m \ .«t

^:ii.';⁽ *%£- .■*•,* . ,=■; ■

* * , ■' • ■- £«^€M

M. *;•'"* ' .'

■ ■•.. ■•'%•'' .. 4

|mi#M

st**

3».:ó'

*

% m/m*.

■C %...

i-

wjMFSk

MM|£^ O*

Wmwś	:.j A
MkfeBcft
	/¿» '■*>.■ '*^Ał-’“^ ••-t
^Ędkm9m

Wl

Wit-t

Tabela 5

Efekty jednorazowego napromieniowania całego ciała człowieka zależne od dawki (wg Langhama)

Dawka
promie­ niowania	Prawdopodobny, spodziewany efekt biologiczny;
w madach | f
10—50	Brak uchwytnych zmian chorobowych, możli-. we niewielkie zmiany w obrazie krwi obwo- • dowej.
50—100	Wymioty i nudności przez okres 1 doby u 5— —10*/« osób napromieniowanych. Zmęczenie bez wpływu na ogólny stan wydolności organiz­mu. Przejściowe obniżenie liczby limfocytów • i granulocytów obojętnochłonnych.
100—200	Wymioty i nudności przez okres 1 doby, wy- . stąpienie objawów choroby popromiennej u ■ 25—50®/o osób napromieniowanych. Obniżenie, liczby limfocytów i granulocytów obojętno­chłonnych o 50°/o. Nie stwierdza się przypad­ków śmiertelnych.
200—350	Wymioty i nudności prawie u wszystkich na­promienionych w ciągu pierwszej doby po-. przedzają wystąpienie innych objawów choro­by popromiennej (utrata łaknienia, biegunką, krwotoki). 20% osób ginie w 2 do 6 tygodni po napromienieniu, u reszty rekonwalescencja w okresie 3 miesięcy z możliwością nawrotów schorzenia. Obniżenie liczby elementów komór­kowych krwi o 75*/«.
350—550	Wymioty i nudności u wszystkich napromienio-^ wanych poprzedzają objawy choroby popro­miennej. Ginie 50»/« napromieniowanych w pier­wszym miesiącu. Rekonwalescencja pozostałych trwa 6 miesięcy.
550—750	W 4 godziny po napromienieniu u wszystkich występują wymioty lub nudności. Prawie 100*/i osób napromieniowanych ginie. Możliwość prze­życia tylko pojedynczych osób, czas rekonwale­scencji 6 miesięcy.
1000	Wymioty u wszystkich po 2 godzinach. 100*/« osób ginie w ciągu kilku dni po napromienio- waniu.
5000	Ogólny natychmiastowy spadek wydolności or­ganizmu (minuty — godzina). Wszyscy giną w ciągu kilku dni. s

j Medycyna i psychologia kosmiczna

— uszkodzenia soczewki oka mogące spowo­dować zaćmę.

Pozostałe tkanki i narządy wykazują mniejszą promienioczułość. Stąd rozpatrywanie możli­wych dawek, na jakie mogą być narażone po­szczególne tkanki i narządy, musi być zróżni­cowane zależnie od stopnia wrażliwości na pro­mieniowanie. W tabeli 5 zestawiono skutki jednorazowego napromienienia całego ciafó człowieka w zależności od dawki pochłoniętego promieniowania. Należy jednak pamiętać, że zupełnie inne efekty w porównaniu z ekspozy­cją jednorazową obserwuje się przy wydłużaniu czasu działania tej samej dawki promieniowa­nia.

Dla ochrony osób zawodowo zatrudnionych przy źródłach promieniowania jonizującego wprowadzono obowiązek stałej kontroli dawki promieniowania, której wielkość ustalił Mię-_V ■dzynarodowy Komitet Ochrony Radiologicznej. Zgodnie z obecnym stanem wiedzy w zakresie radiobiologii za bezpieczną dawkę roczną uzna­no wartość promieniowania równą 5 remom.

Ochrona radiologiczna kosmonautów w warunkach lotu kosmicznego

Na pokładzie statków kosmicznych zainstalo­wano szereg urządzeń dozymetrycznych kon­trolujących stale aktualną wielkość promienio­wania jonizującego. Urządzenia te znajdują się w poszczególnych częściach statków kosmicz­nych i pozwalają, w razie przekroczenia usta­lonej dawki, na alarmowanie załogi o zagroże­niu radiologicznym. Ponadto wszyscy kosmo­nauci mają umieszczone w kilku punktach ciała osobiste dozymetry rejestrujące wielkość dawki promieniowania jonizującego pochłoniętej w czasie trwania całego lotu (rys. 34, 35). Wyniki

pierwszych lotów orbitalnych wykazały, że daWka promieniowania jonizującego w trakcie poszczególnych lotów nie przekracza wielkości uznawanych za bezwzględnie bezpieczne. Wiel­kości dawek, na które narażeni byli kosmonauci w czasie różnych lotów orbitalnych, zestawiono w tabeli 6.

Okazało się, że dawki te przy wysokości lotu do 250—300 km ponad Ziemią nie przekraczają wartości 8—10 mrad/dobę. Jasne więc się stało, że w miarę czasu trwania lotu orbitalnego daw­ki te mogą ulec zwiększeniu i zbliżyć się do wartości rocznej dopuszczalnej dawki.

Szczególnie dużo uwagi poświęcono proble­mom ochrony radiologicznej podczas realizacji amerykańskiego programu kosmicznego APOly-

Przewidywano przejście przez pierścienie van Allena w trakcie podróży ku Księżycowi,

wS ^Z _J^niezb^^dnym stało się zainsta- na pokładzie statku kosmicznego spe­

cjalnego dozymetru dla wykrywania promie­niowania charakterystycznego przy przechodze­niu przez tę strefę. Szczęśliwie okazało się, że dawki, na które narażeni byli wszyscy kosmo­nauci programu APOLLO, były zupełnie bez­pieczne. W trakcie misji APOLLO-7 i APOL­LO-17 wielkość dawki promieniowania działa­jącego na skórę (wyrażona w radach) wahała się od 0,16—0,58 rad. Tylko w misji APOL- LO-14 dawka promieniowania osiągała wartość 1,14 rad. Tak niskie dawki promieniowania jo­nizującego, jakie otrzymali kosmonauci' progra-

nu APOLLO, były — jak należy sądzić — wyś nikiem braku w tym pkresie promieniowania korpuskularnego Słońca.

W trakcie lotu APOLLO-11 zauważono dość! niezwykłe zjawisko, mianowicie występowanie* tzw. błysków świetlnych. Były one widziane, przez kosmonautów przebywających w zaciem-J nieniu lub mających zamknięte oczy. Przypusz-4 czano, że błyski świetlne są, być może, wyni­kiem przechodzenia przez narząd wzroku cięż-1 kich cząstek promieniowania ^NkosmicznegoJ W związku z tym, poczynając od misji szesna*| stej i siedemnastej programu APOLLO, zagad­nieniu temu poświęcono specjalną uwagę. Ba-¹ dania te kontynuowano w trakcie Realizacji programu SKYLAB. Do zagadnienia tego po­wrócimy w końcu rozdziału.

Podjęcie przez Związek Radziecki j Stany Zjednoczone długotrwałych lotów kosmicznych musiało zmienić poglądy na temat dopuszczał^ nej dawki promieniowania jonizującego, na któ­re byliby narażeni kosmonauci. Powrócono do pojęcia dawki operacyjnej, która ma oznaczać maksymalną wielkość promieniowania jonizu­jącego, jaką może otrzymać załoga danej misji kosmicznej. Oznacza to, że kosmonauci, którzy nie są profesjonalnie zatrudnieni przy źródłach promieniowania jonizującego, mogą w pewnym okresie życia przekroczyć dawkę roczną uzna­ną za bezpieczną dla osób stale stykających się z tym promieniowaniem z racji swego zawodu. Posłużono się tu powszechnie znanym pojęciem maksymalnej dawki dopuszczalnej (MDD), która oznacza maksymalną dawkę promieniowania jo­nizującego, jaką ustrój bez widocznych obja­wów uszkodzenia może zaabsorbować w ciągu całego życia. Wartość maksymalnej dawki do­puszczalnej łatwo można obliczyć z następują­cego wzoru

MDD = 5(W—18)

gdzie: MDD — wyraża się w remach,

W — oznacza wiek w latach;

JNa podstawie opinii ekspertów Z zakresu radio­biologii ustalono graniczne wartości ekspozycji na promieniowanie jonizujące bezpiecznej dla zdrowia człowieka. Dane te zestawiono w ta­beli 7. W programie SKYLAB po raz pierwszy

kosmonauci otrzymali znacznie wyższe niż do­tychczas dawki promieniowania jonizującego. Wielkość tych dawek zależała od czasu trwania misji kosmicznej. W tabeli 8 zestawiono porów­nawcze wyniki poszczególnych misji SKYLAB z rozbiciem na członków załóg oraz z dawką promieniowania jonizującego (wyrażoną w re-

mach) wyliczoną dla skóry, soczewki oka i szpi­ku Te dawki promieniowania jonizującego, zaabsorbowane . przez kosmońautów zgodnie z ustaleniami operacyjnymi przed lotem mieszczą się w granicach uznanych za bez­pieczne.

I {^^{a stat},^ek kosmiczny wyposażony jest w dokładny schemat uwzględniający szczegóły budowy pojazdu, a zwłaszcza właściwości ochronne jego pokrywy (grubość pokrywy w ^miei^scach statku). Pewne znaczenie

SfiSiSS"^{8 ma3}i ^{tzw leki} radioprotekcyjne, które zwiększają odporność organizmu człowie­

ka na promieniowanie. Apteczki statków kos­micznych są wyposażone w' leki.tego typu. Na statkach radzieckich znajduje się preparat far­makologiczny Ambratin, w skjad którego wcho­dzą m.in. cysteamina i pirydoksyna.

Najważniejsza rola przypada jednak służbie oćhrony radiologicznej w czasie trwania lotu. Służba ta ma za zadanie prognozować sytuację radiologiczną w poszczególnych strefach prze­lotu statku. Do opracowywania prognoz i oceny aktualnej sytuacji radiologicznej, w jakiej znaj­duje się załoga statku kosmicznego, wykorzy­stuje się dane uzyskiwane w sposób ciągły ze sztucznych satelijjpw Ziemi, z badan astrofi­zycznych i biofizycznych oraz informacje o ak­tualnym poziomie- promieniowania ’przekazy­wane z pokładu statku kosmicznego. Te wszyst­kie dane analizowane śą przez sztab służby

36. Schemat organizacji służby ochrony radiologicznej przy lotach statków kosmicznych. SOJUZ (Polioty na kdrabljach Sojuz). 1 — dane astrofizyczne ciągłe, ob­serwacja i prognotza ewentualnych rozbłysków w chromosferze • Słortaj 2 ¡ąnaHza bieżą c^h danych geofizycznych (stan jonosfery, pole magnetyczne); 3 — centrum zbierania i analizy danyćh astro- i geofizycz­nych; 4 — pomiar promieniowania kosmicznego w stratosferze i na- poziomie morza; 5.— ocena sytuacji radiologicznej w przestrzeni kosmicznej (dane ze sztucznych satelitów Ziemi): 6 —» ocena aktualnei sy­tuacji radiologicznej na pokładzie załogowego statku kosmicznego; 7 — sztab służby ochrony radiologicz­nej lotu kosmicznego; 8 — ośrodek obliczeniowy i analizy sytuacji radiologicznej załogi statku kos­micznego;^- 9 —r zalecenia dla załogi statku kosmicz­nego

ochrony radiologicznej i — zależnie od sytuacji

— podejmuje się odpowiednie dzrałania. Orga­nizację służby ochrony radiologicznej zilustro­wano na przykładzie lotów kosmicznych stat­ków SOJUZ na rys. 36.

Błyski świetlne

Jak już wspomnieliśmy, w czasie lotu APOL­LO-11 Edwin Aldrin jako pierwszy kosmonauta zaobserwował dość niezwykłe zjawisko wizual­ne towarzyszące lotowi kosmicznemu. W trak­cie podróży na Księżyc w ciamnej kabinie, po odpowiedniej adaptacji wzroku do ciemności*, zauważył pojawienie się błysków świetlnych. Odbierane zaburzenia wzrokowe opisał jako- opalizujące, jaskrawo białe, czasem niebieska­we na obwodzie kropki, przecinki lub błyski przypominające rozbłysk nowo rodzącej się- gwiazdy. Występowanie analogicznego zjawi­ska potwierdził także dowódca statku Neil A. Armstrong.

Można zastanawiać się, dlaczego po raz pierwszy zjawisko to zaobserwowano dopiero- podczas lotu statku APOLLÓ-11. Należy sądzić, że wpłynęły na to specjalne warunki i okolicz­ności towarzyszące lotowi. Edwin Aldrin zwró­cił uwagę na to zjawisko przebywając w zupeł­nie ciemnym pomieszczeniu. Ż zasad fizjologii widzenia wynika, że adaptacja do ciemności zezwala na tzw. widzenie skotopowe. Nie wni­kając w szczegóły tego zjawiska posłużymy się przykładem z życia codziennego. Człowiek wy­chodząc z jasno oświetlonego pomieszczenia w gwiaździstą noc początkowo nie zauważa na­wet na j jaskra wiej świecącej gwiazdy na niebo­skłonie. W miarę upływu czasu zaczyna po­strzegać najpierw blask gwiazd pierwszej wiel­kości, a gdy oczy przyzwyczają się do ciemno­

ści, widzi nawet najsłabiej świecące gwiazdy. Wrażliwość siatkówki — narządu rejestrujące­go wrażenia wizualne — po osiągnięciu pełnej adaptacji _vdo ciemności jest bowiem około 100 tys. razy większa niż na początku. Tym faktem można tłumaczyć, że kosmonauci w stanie nie­pełnej adaptacji do ciemności nie zwracali uwa­gi na występowanie punktów świetlnych.

_ Możliwość występowania tego typu doznań wizualnych była przewidywana jeszcze przed erą lotów kosmicznych w roku 1952 przez C. A. Tobiasa, który zjawiska te wiązał z eks­pozycją narządu wzroku człowieka na ciężkie cząstki promieniowania kosmicznego.

Występowanie błysków świetlnych potwier­dziły załogi statków APOLLO-12 i 13. W związ­ku .z tym w następnych lotach APOLLO prze­prowadzono bardziej szczegółowe badania tego zjawiska. Specjalnie do tego celu skonstruowa­no urządzenie ■ zwane ALFMEB, które zezwa­lało na rejestrację różnych cząstek promienio- -wańia jonizującego przy jednoczesnych obser­wacjach subiektywnych kosmonautów, którzy widzieli błyski świetlne. Urządzenie to, przed­stawione na rys. 37 przypominało hełm, w któ­rym znajdują się wewnątrz okulary. Po trwa­jącej do 60 min adaptacji do ciemności reje­strowano cząsteczki promieniowania jonizują­cego przechodzące przez emulsję pokrywającą okulary. Badany w tym samym czasie dokony­wał zapisu błysków świetlnych notując ich po­łożenie w stosunku do pola widzenia, kierunek występowania oraz kształt.

Badania tego .niezwykłego zjawiska wizual­nego powtórzono w czasie lotu SKYLABA. Podczas misji SKYLAB-4 przeprowadzono dwu­krotnie pomiary częstości dostrzegania błysków przez kosmonautów w zależności od aktualnej szerokości geograficznej, na której znajdował się statek. Warto tu zaznaczyć, że w trakcie

badania stacja kosmiczna dwukrotnie przecho­dziła ponad anomalią południowego Atlantyku. Po zaadaptowaniu wzroku do ciemności (po upływie 10—40 min.) rozpoczynano rejestrację częstotliwości¹ występowania ¹ błysków świetl­nych. W czasie drugiego seansu poświęconego obserwacji tego zjawiska kosmonauta zauważył 144 błyski podczas 55 min. trwaj ącej *• obserwa­cji. Uzyskano dobrą korelację między liczbą błysków a poziomem promieniowania. Szczegól­nie było to wyraźne podczas przejścia statku ponad anomalią południowego Atlantyku, gdzie poziom promieniowania radiacyjnego Ziemi był najwyższy. Poziom promieniowania osiągał 35 cząstek/m²/s/sr, podczas gdy nad innymi szero­kościami geograficznymi występowały tylko po­jedyncze błyski świetlne (rys. 38).

88. Porównanie liczby obserwowanych błysków świetl­nych ze wskazaniami dozymetru promieniowania jo­nizującego (wg Biomedical results of Apollo, NASA)

Reasumując aktualny stan wiedzy o przyczy­nach powstawania zjawiska błysków świetlnych uważa się, że są one spowodowane przejściem ciężkich cząstek promieniowania przez narząd wzroku. Możliwe są dwa mechanizmy:

— przejście ciężkich cząstek promieniowania kosmicznego, któremu może towarzyszyć tzw. zjawisko Czerenkowa, tzn. wyładowanie energii w postaci wyraźnie widocznej luminescencji. Aby wystąpiło zjawisko Czerenkowa, niezbęd­ny-jest odpowiednio wysoki poziom energetycz­ny cząstki poruszającej się w wymienionym środowisku. Zapewne zjawisko Czerenkowa wy-j stępuje w ciele szklistym gałki ocznej, a śama luminescencja jest rejestrowana przez siatków­kę,

*— bezpośrednia interakcja ciężkich cząstek promieniowania z neuronami siatkówki.

Trudno w chwili obecnej wypowiadać się na temat znaczenia opisanego zjawiska. Można obawiać się, że część ciężkich cząstek promie­niowania kosmicznego może penetrować poza siatkówkę -r- w głąb ośrodkowego układu ner­wowego — z dużym prawdopodobieństwem je­go uszkodzenia.

CHRONOBIOLOGU I- NIE WOLNO

O LEKCEWAŻYĆ

Groźba desynchronizacji rytmów biologicznych w locie kosmicznym

W badaniach biologicznych niejednokrotnie stwierdza się, że badane zmienne przybierają różne wartości zależnie od czasu dokonywania pomiarów. Jeżeli zależność ta polega na-tym, że powtarza się w równych odstępach, to wówczas mówimy o rytmie biologicznym. Rytmiczne wa­hania większości procesów biologicznych roślin,

zwierząt i ludzi są zgodne ze zmianami zacho­dzącymi w otaczającym środowisku. Stąd uwa­ża się, że są one przejawem przystosowania oi|| ganizmów do Specyficznych warunków życia na Ziemi. Wszystkie rytmy biologiczne można po-; dzielić na trzy grupy w zależności od czasu ich trwania. Klasyfikację tę' przedstawiano w ta­beli 9. Z wymienionych trzech rodzajów bioryt­mów największe znaczenie z punktu widzenik- medycyny kosmicznej przypisuje się rytmom okołodobowym. Ich zakłócenie może prowadzić do poważnych zaburzeń w czynności poszcze­gólnych układów i obniżać ogólną sprawność;, psychofizyczną człowieka.

Rytmy okołodobowe

Obecna forma życia na Ziemi powstała przy? współudziale czynników biofizycznych. Część; tych czynników wykazuje cykliczne wahania dobowe, sezonowe lub wieloletnie. Niektóre z nich, z uwagi na bezpośredni wpływ na prze­bieg biorytmów świata zwierzęcego i roślinne­go, przyjęto nazywać dawcami czasu (Zeitge­ber) lub synchronizatorami, Czynniki fotoeko- logiczne na Ziemi (zmienność fazy dzień— noc) uznaje się za pierwsżórzędowe a czynniki termoekologiczne —\ za drugoręędowe synchro­nizatory biorytmów. Czynniki foto- i termoeko­logiczne wykazują'wyraźne zmiany natężenia ściśle związane z porą doby ziemskiej. Istnieje ponadto kompleks czynników geofizycznych to­warzyszących procesom biologicznym o względ­nie stałych parametrach, do których można za- Jiczyć pole elektromagnetyczne Ziemi i pole grawitacyjne. Trudno czynniki te uznać za pod­stawowe synchronizatory biorytmów, stąd słuszniejsze wydaje się określić je jako stabili­zatory biologiczne. ^x

. W stosunku do zwierząt i człowieka rolę syn­chronizatorów rytmów biologicznych pełnią także przemienność faz: sen—czuwanie, czę­stotliwość i pora przyjmowania posiłków oraz skład pożywienia/ Ponadto ważniejszymi syn­chronizatorami rytmów biologicznych u czło­wieka są:

— wzajemne interakcje socjalne,

— przemienność faz sen—praca—odpoczy­nek,

— przyjmowanie pozycji pionowej w fazie aktywności.

Przy uregulowanym trybie życia,. stosunku synchronizatorów L/D 16 : 8 (L = światło, D =

ciemność), stałej porze snu większość około- dobowych funkeji rytmicznych ustroju człowie­ka ma określone charakterystyki. Na kolej­nych rysunkach 39, 40, 41 zestawiono przy­kłady rytmów czynności psychofizjologicznych

człowieka oraz dobowe wah&nia w stężeniu lub aktywności związków chemicznych krwi i mo­czu.

Brak lub zmiana czasu działania danego syn­chronizatora powoduje, że rytmy okołodobowe utrzymują się w dalszym ciągu, ale okres ich trwania ulega zmianie (najczęściej wydłużeniu), przekształcają się w tzw. rytmy wolnobiegnące. Przykładem jest wpływ zmian warunków oświetlenia na podstawowe biorytmy człowieka. Podczas 24-dniowego pobytu w dźwiękoszczel- nym bunkrze podziemnym w warunkach sa­motności, przy stałej iluminacji świetlnej i bez zegarków osoby poddane temu eksperymentowi oceniły, że przebywały tam 23 doby. Podobnie Sieffre stwierdził, że podczas długotrwałego po­bytu w jaskiniach czas trwania cyklu dobowe­go wydłuża się do 24, lt—24,8 godz. Znajduje to potwierdzenie w notatkach z wypraw polar­nych. Z relacji F. Cooka, który w 1909 r. w czasie powrotu z wyprawy na Biegun Północ­ny został zmuszony do zimowania w wyjątkowo prymitywnych warunkach w Devon Island (76°N), wynika, że w jego skrupulatnie prowa­dzonym pamiętniku „zniknęły” trzy dni. Po­dobną pomyłkę znajdujemy w notatniku Nan­sena, któremu również „wypadła” jedna doba w porównani^ z czasem kalendarzowym.

Doskonałą charakterystykę subiektywnych zaburzeń poczucia czasu występujących w wa­runkach stałego oświetlenia znajdujemy w za­pisie radzieckiej ekspedycji na Biegun Północ­ny z 1937 r.: „28.05.1937 r...— straciliśmy po­czucie czasu, trwał nieprzerwany dzień polar­ny. Słońce było zawsze na tej samej wysokości. We wszystkich kierunkach tylko Słońce. Często budząc się zastanawiamy się patrząc na zegar­ki, bzy to czwarta rano, czy czwarta po połud­niu. Problem rozwiązuje Fiedorow, który ma 24-godzinny chronometr w swoim namiocie.

Podporządkowaliśmy się wskazaniom chrono­metru”.

Tak więc zarówno w badaniach speleologicz­nych, jak i w badaniach polarnych stwierdza się występowania rytmów wolnobiegnących. Może to świadczyć o^: genetycznych, endogen-

nych uwarunkowaniach tych rytmów. W wol- nobiegnących rytmach okołodobowych utrzy­muje się wewnętrzna spójność między rytmami podstawowych dla życia czynności organizmu. Rys. 42 przedstawia zmiany wybranych ryt­mów w okresie przed, w czasie i po pobycie w komorze izolacyjnej; zwraca uwagę niejedno- czesny powrót badanych rytmów do stanu wyj- ; ściowego po zakończeniu eksperymentu.

W świetle przedstawionych tu faktów szero-' ką definicję zdrowia należałoby uzupełnić wa­runkiem występowania wewnątrzustrojowej spójności poszczególnych rytmów oraz ich zgodności z fazą podstawowych synchroniza­torów.

Czynniki zaburzające przebieg rytmów okołodobowych

Istnieją grupy zawodowe ludzi (np. personel latający oraz pracownicy zmianowi), którzy na­rażeni są na częste zaburzenia przebiegu ryt­mów okołodobowych i. odczuwają ich następ­stwa.

Personel latający wystawiony jest na działa­nie szeregu czynników desynchronizujących, wśród których wymienić należy: przekraczanie stref czasu, wykonywanie intensywnej, precy­zyjnej pracy umysłowej i fizycznej w różnych porach doby (w tym także w nocy), przekra­czanie stref klimatycznych oraz ekspozycję na fizyczne czynniki lotu.

Przelot samolotem odrzutowym w kierunku równoleżnikowym, połączony ze zmianą strefy czasu (różnica co najmniej dwóch godzin), po­woduje w miejscu lądowania wystąpienie nie­zgodności w fazie wszystkich synchronizatorów rytmów okołodobowych w porównaniu z fazą rytmów biologicznych organizmu aktualną dla

poprzedniego miejsca pobytu. Po osiągnięciu nowej strefy czasu następuje stopniowy proces uzgadniania faz rytmu biologicznego organizmu z fazą synchronizatora (np. senność zaczyna ogarniać człowieka prawidłowo wraz z nasta­niem nocy, ą nie w porze, kiedy zwykł kłaść się spać w kraju, z którego przyleciał). Okres potrzebny do osiągnięcia całkowitej zgodności z „dawcą czasu” jest różny dla poszczególnych czynności rytmicznych. Po locie w kierunku za­chodnim, przy 9-godzinnej różnicy czasu, uzgodnienie rytmu temperatury mierzonej w jamie ustnej wymaga 6 dni, rytmu wydalania z moczem chlorków — 4 dni, wapnia — 4 dni. Szybkość ponownej synchronizacji rytmów oko- łodobowych w nowej strefie czasu zależy rów­nież od kierunku lotu. Uzgodnienie rytmów temperatury jamy ustnej i sprawności psycho­fizycznej po locie w kierunku zachodnim wy­maga 3 dni, natomiast w kierunku wschodnim (przy tej samej różnicy czasu) — powyżej 8 dni. Średni ozas szybkości ponownej synchronizacji analizowanych biorytmów szacuje się na 90 min/dobę w locie w kierunku zachodnim i 57 min/dobę przy locie na wschód. Te, zależne- od kierunku lotu, przyczyny występowania efektu asymetrii szybkości uzgadniania rytmów około- dobowych po zmianie strefy czasu nie są jesz­cze dostatecznie wyjaśnione.

Tak więc konsekwencją lotu związanego ze zmianą strefy czasu jest stan desynchronizacji „zewnętrznej”, tj. niezgodności między fazami rytmu a synchronizatorami, oraz desynchroni­zacji „wewnętrznej” rozwijającej się w trakcie pobytu w nowej strefie czasu. Inna jest bowiem sytuacja pasażera, który zmienił strefę czasu i pozostaje przez dłuższy okres w nowym miej­scu pobytu, a inna — personelu latającego, któ­ry niemal zaraz powraca- do macierzystego por­tu. Zapobieganie wystąpieniu przewlekłej

desynchronizacji „wewnętrznej” biorytmów u personelu latającego sprowadza się do rygo­rystycznego przestrzegania przez te osoby od­powiednio długo trwającego wypoczynku po lo­tach transkontynentalnych ze zmianą stref cza­su. Jako postępowanie objawowe, łagodzące zwłaszcza występującą często bezsenność, suge­ruje się ostrożne stosowanie środków farmako­logicznych.

„Rozregulowanie” doby może w sposób wręcz dramatyczny zmniejszać tolerancję działania różnych czynników fizycznych, osłabiać wydol­ność fizyczną, zmieniać skuteczność zażywa­nych środków farmakologicznych lub potęgo*- wać ujemny .wpływ substancji toksycznych. Personel latający może być narażony na skraj­nie intensywne działanie fizycznych czynników lotu w sytuacjach awaryjnych w okresie naj-^ÿ mniej korzystnym z punktu widzenia chrono- biologii. W czasie długotrwałych lotów czło­wiek często musi podejmować błyskawicznie decyzje w stanie dużego zmęczenia lub w okresie obniżonej ogólnej sprawności psycho­motorycznej związanej z określoną fazą cyklu okołodobowego. Odległe efekty akumulacyjne powtarzających się zaburzeń przebiegu rytmów biologicznych w następstwie częstego przekra­czania wielu stref czasu nie są jeszcze znane. Do refleksji jednak, choć z zachowaniem zrozu­miałej ostrożności w wyciąganiu ostatecznych wniosków i to nie zawsze bezpośrednio w sto­sunku do organizmu ludzkiego, skłaniają wy­niki badań nad czasem przeżycia muszek (Phthormia terrae novae) poddawanych częstej desynchronizacji przez cotygodniową zmianę fazy oświetlenia (skracanie lub wydłużanie cza­su oświetlenia o 6 godzin). Owady przebywają­ce w stałych warunkach iluminacji 12 L : 12 D przeżywały 125 dni, podczas gdy zwierzęta grup doświadczalnych — 98 dni.

Przebieg biorytmów w lotach kosmicznych

W locie kosmicznym nie występuje przemien- ność faz dzień i noc w cyklu 24-godzinnym, znika kompleks czynników • środowiska ziem­skiego, a niektóre z nich całkowicie zmieniają swoje natężenie. Pojawia się też całkowicie no­wy, nie znany na Ziemi czynnik fizyczny nieważkość. Pobyt w statku kosmicznym, wo­bec świadomości pełnej izolacji od Ziemi oraz grozy otaczającego statek środowiska kosmicz­nego, może powodować u załogi stany wzmożo­nego napięcia emocjonalnego. Stąd szczególne­go znaczenia nabiera ochrona organizmu ludz­kiego przed „wewnętrzną” desynchronizacją rytmów biologicznych w czasie dłuższego lotu kosmicznego. Obecna wiedza o wpływie tych czynników na organizm kosmonautów, ocenia­na pod kątem przyszłych trwających kilka mie­sięcy lotów, wydaje się jeszcze skromna. W do­tychczas odbytych misjach kosmicznych prze­prowadzono tylkp nieliczne badania biorytmów człowieka.

Ziemskie pole grawitacyjne może spełniać istotną rolę w stabilizacji biorytmów. Dobrze poznanym modelem doświadczalnym odpowia­dającym nieważkości jest opisane już unieru­chomienie ochotników w łóżku (bed-rest). Mo­del ten imituje nieważkość w warunkach ziem­skich dzięki temu, źei po pierwsze -4 ochotnicy mają znacznie ograniczoną aktywność ruchową (hipokinezja), a po drugie -— w stanie tym do­chodzi do zmian ,w rozmieszczeniu krążącej krwi na skutek zmiany wielkości i kierunku ciśnienia hydrostatycznego. W latach 1969— —1970 prowadzono badania chronobiologiczne z ochotnikami przebywającymi w łóżku przez 56 dni. Badania te obejmowały procesy meta­boliczne i hormonalne biorytmów. Temperatu­

ra ciała osób, które poddały się temu ekspery­mentowi, wykazywała w różnych okresach^ unieruchomienia obniżenie średniej • wartości; dobowej, jak również przesunięcie fazy rytmu w stosunku do synchronizatorów zewnętrznych (faz: światło — ciemność), Zmieniony rytm wahań temperatury ciała utrzymywał się jesz­cze przez 10 dni po zakończeniu eksperymentu Podczas unieruchomienia dochodziło do wyraź­nych zaburzeń biorytmów hormonalnych, a zwłaszcza rytmów wydzielania insuliny, ACTH i kortyzolu. Generalnym wnioskiem z omówionych badań nad unieruchomieniem może być stwierdzenie, że w warunkach hypo- grawitacji występuje, desynchronizacja we­wnątrzustrojowych rytmów hormonalnych i i metabolicznych. Ocenie przebiegu niektórych, podstawowych dla sprawności całego organiz­mu biorytmów (m.in.: temperatury, tętna, ciś­nienia tętniczego krwi, częstości oddechu, pro­cesu wentylacji, faz snu, czynności bioelek­trycznej serca i mózgu) poświęcono lot amery­kańskiego biosatelity — BIOSATELITTE-III z małpką Bonnie (Maccaca nemeśtrina) na po­kładzie (rys. 43). Planowany czas lotu (30 dni) skrócono do 8,8 dnia z powodu poważnych za­burzeń czynności fizjologicznych zwierzęcia. Stwierdzono zjawisko częściowej desynchroni- zacji wewnątrzustrojowej. Rytm sen—czuwa­nie, rytm ciśnienia tętniczego krwi skracał się poniżej 24 godzin, podczas gdy rytm tętna, temperatury mózgu (temperatury głębokiej cia­ła) wydłużał się ponad 24 godziny. Dochodziło do zwiększonego wydalania, dwutlenku węgla. Wnioski z tego badania upoważniały do stwier­dzenia, że u naczelnych dochodzi do wewnątrz­ustrojowej desynchronizacji biorytmów. Jeżeli więc miałoby to dotyczyć organizmu ludzkie­go — mógłby to być istotny czynnik ogranicza­jący czas pobytu człowieka w przestrzeni kos-

micznej, Uzyskanych wyników nie można jed­nak wiązać bezpośredni© ze skutkami lotu kosr micznego. W czasie lotu bowiem rejestrowano kilkanaście parametrów .fizjologicznych za po­mocą licznych czujników wszczepionych w cia­ło zwierzęcia. Bonnie zmarła wkrótce po wy­lądowaniu biosatelity, a za przyczynę zgonu uznano odwodnienie znacznego stopnia, spowo­dowane min. ubocznym działaniem owych czujników. Podobnie „oprzyrządowane”, a po­

zostające na Ziemi zwierzęta kontrolne (któreś nie odbyły lotu) zmarły również wkrótce po wylądowaniu Bonnie.

Przebieg snu

w warunkach lotu kosmicznego

Ważne z punktu widzenia bezpiecznego i dłu­gotrwałego pobytu człowieka w przestrzeni kos­micznej było udowodnienie prawidłowego prze­biegu snu u kosmonautów. »Pierwsze relacje kosmonautów po powrocie na Ziemię wskazy­wały na występowanie szeregu zaburzeń w sa­mym przebiegu snu. Bardzo interesujące wyda­ją się refleksje Hermana Titowa w jego książce pod tytułem Błękitna Planeta, gdzie czytamy:

„Podczas kolejnego seansu łączności ż Ziemią przekazałem, że dobrze się czuję, ale trochę chce mi się spać. Naprawdę miałem ochotę na sen. Minęło już sporo czasu, a ponieważ zgod­nie z planem nadchodziła pora odpoczynku, więc zacząłem przygotowania do snu. Powinie­nem spać od godz. 18.30 dn. 6 sierpnia do godz. 2.00 następnego dnia: Wyłączono więc czasowo moją dwustronną łączność statek—Ziemia. Czynne były jedynie układy telemetryczne kontrolujące aparaturę statku [...]. Przymoco­wałem się pasami do fotela i sam sobie wyda­łem komendę — spać! Jak to dobrze, że nas, kosmonautów, przyzwyczajono do przestrzega­nia określonego rytmu porządku dnia. Obudziło mnie dziwne, nie znane uczucie. Ręce [...] unio­sły się same, a pozbawione normalnego przy­ciągania — tkwiły w górze. Zupełnie niezwy­czajne położenie w -porównaniu ze snem na Ziemi. Wsunąłem je pod pachy, już lepiej. Spojrzałem na oświetlony pulpit, statek zaczął ósme okrążenie, Silny i głęboki sen nie nad­chodził. Na krótko zasnąłem w trakcie 10 i 11

okrążenia. Budziłem się,, szybko patrzyłem na przyrządy i znów zasypiałem. Wreszcie usną­łem. Na statku nie było budzika. Mój własny „system dyżurny” nastawiony na . godz. 2.00 trochę przyspieszył. Obudziłem się 15 minut wcześniej. Chciałem być punktualny, zacząłem drzemać. Ale kiedy ponownie otworzyłem oczy, zobaczyłem, że wskazówka zegara pokazuje 2.351. Zaspałem”.

W relacji Hermana Titowa zwraćają uwagę następujące momenty:

— nietypowe godziny snu,

— niewygodna pozycja zajmowana w czasie snu — swobodne „pływanie” rąk,

— niekorzystny przebieg snu, ęzęste budze­nie się, brak snu głębokiego.

Niedogodnością z punktu widzenia przebiegu snu jest częste przesuwanie się jego pory, któ­re wynika z przyczyn organizacyjnych. Pora snu załóg statków kosmicznych uzależniona jest bowiem od szeregu czynników techniczno-orga­nizacyjnych, np. dla statków radzieckich są ni­mi terminy przelotu nad terytoriom ZSRR. Prowadzone wtedy seanse radio- i telełączności decydują o porze i czasie \rwania snu kosmo- * nautów (ryś. 44, 45). Zarówno w lotach stat­ków radzieckich, jak i amerykańskich stwier­dza się niekorzystne przesunięcie, fazy snu w stosunku do czasu lokalnego, tj. tego, do któ­rego .przystosowani byli kosmonauci przed „lo­tem.' Dla statków radzieckich SOJUZ przesu­nięcie to w stosunku do zwyczajowej pory snu przed lotem wynosiło od 30 min aż do 11 go­dzin, jak to miało miejsce w drugiej dobie lotu statku SOJUZ-IO.

Sen zarówno w pozycji swobodnej, jak i w fotelu z zapiętymi pasami okazał się kłopotli­wy. Był często przerywany przez stykanie się ciała z różnymi przedmiotami znajdującymi się na statku. Z tych powodów od pewnego czasu

kosmonauci sypiają na pokładzie statków kos­micznych w specjalnie skonstruowanych śpiwo­rach, które uniemożliwiają swobodne przesu­wanie się ciała i kończyn (rys. 46).

Najważniejszym problemem, który musiała rozwiązać medycyna kosmiczna, było określe­nie jakości snu w warunkach długotrwałego lo­tu kosmicznego. Jest bowiem dowiedzione, że pozbawienie człowieka snu prowadzi z czasem

do upośledzenia sprawności umysłowej. Istnie­je proporcjonalną zależność między czasem trwania przymusowej bezsenności a spadkiem sprawności umysłowej. Stąd już w 1969 r., w trakcie lotu GEMINI-7 dokonano rejestracji za­pisu EEG w ciągu 55 godzin, co stanowiło 2 okresy pełnego snu. Wyniki te były trudne do zinterpretowania, niemniej stwierdzono pewne niekorzystne stany jakościowe poszczególnych faz snu oraz niewłaściwe proporcje czasu ich

trwania. Dokładne badanie elektroencefalogra- ficzne powtórzono w trakcie lotu stacji SKY- LAB. Ich celem- było uzyskanie obiektywnego; rejestrowanego zapisu zdolności człowieka do snu w warunkach długotrwałej nieważkości. Przed omówieniem wyników uzyskanych w trakcie lotu kosmicznego niezbędne jest zapo­znanie czytelnika z pewnymi danymi dotyczą-* cymi przebiegu snu w warunkach prawidło­wych.

Na podstawie stałej rejestracji czynności bio­elektrycznej ośrodkowego układu nerwowego (EEG), czynności bioelektrycznej mięśni (EMG) oraz ruchów gałek ocznych (EOG) wyróżnia się 5 podstawowych faz snu. Fazy pierwsza i dru­ga odpowiadają części snu lekkiego oraz nastę­pującej po nim części snu głębokiego, który przypada głównie na fazy trzecią i czwartą. Istnieją różnice między okresem snu płytkiego i głębokiego w zapisie EEG (występowanie ak­tywności delta w ^kresie snu głębokiego) oraz różnice w aktywności EMG. Przebieg następu­jących po sobie faz snu ilustruje rys. 47 przed­stawiający graficzny; zapis snu (tzw. „hypno- gram”). Jak widać na rysunku, sen głęboki (fa­za 3 i 4) występuje we wczesnym okresie snu, skracając się w miarę trwania. Szczególnie

ważną i interesującą fazą jest tzw. sen para­doksalny. Paradoksalność jego polega na wy­stępowaniu aktywności bioelektrycznej mózgu, takiej jak w okresie czuwania przy całkowitym, zniesieniu napięcia mięśniowego. W okresie snu paradoksalnego obserwuje się szybkie ruchy gałek ocznych zarówno w osi poziomej, jak. i pionowej. Faza ta nosi nazwę fazy REM' (z ang. rapid eye mowment = szybkie ruchy ga­łek ocznych). Jest udowodnione, że dla spraw­ności działania całego organizmu człowieka nie­zbędne jest występowanie odpowiedniej, stałej) proporcji fazy REM w ciągu całego snu. Pozba­wienie człowieka tej fazy prowadzi do ciężkich' zaburzeń natury nerwowo-wegetatywnej. Przy­kładowo — po użyciu dużych dawek alkoholu oraz w wyniku przyjmowania niektórych leków nasennych faza REM zanika ze znanymi po­wszechnie konsekwencjami.

Wracając do wspomnianego eksperymentu w warunkach lotu kosmicznego, ’na pokładzie sta­cji SKYLAB zainstalowano urządzenia do au­tomatycznej analizy EEG, ruchów gałek ocz­nych i ruchów głowy. W trakcie lotu poszcze­gólnych załóg rejestrowano zawsze przebieg snu jednego z kosmonautów w okresie od 12 do 18 nocy. Na okres snu zakładał on na głowę coś w rodzaju czapeczki, w którą wmontowane były elektrody do zapisu EEG, rejestracji ru­chów gałek oęznych i ruchów głowy. W kolej­nych tabelach zestawiono uzyskane wyniki cza­su całkowitego snu oraz poszczególnych jego faz (tab. 10, 11). W locie SKYLAB-2 stwierdzo­no wyraźne zaburzenia w ogólnym przebiegu, i czasie trwania snu. Po wylądowaniu badany kosmonauta sypiał 8,5 godz/dobę, podczas gdjr przed lotem wystarczało mu 6,9 godz/dobę. Jak się wydaje, przyczyną tych zaburzeń był ogra­niczony czas wypoczynku załóg przez ostatnie- dwie doby przed lądowaniem. W locie SKY-

LAB-3 doszło do niekorzystnej zmiany udzia­łu fazy REM w ogólnym przebiegu snu. W cza- . sie lotu faza REM została ograniczona; nato- ^! miast po wylądowaniu osiągnęła wartość 21,6% 1 w porównaniu z wartością 14,7%, która jest wartością statystycznie znamienną. W lotach SKYLAP-2, 3 ^_i 4 stwierdzono niejednoznaczne t zaburzenia czasu trwania fazy snu głębokiego P (faza 3 i 4).

Reasumując można stwierdzić,, że lot kos­miczny nie wpływa zasadniczo na przebieg snu. Obserwowane zmiany jego przebiegu nie pó— . garszały ogólnej sprawności kosmonautów. Nie stwierdzono trudności w zasypianiu w porów­naniu z wartościami przed lotem. Wzrost udzia­łu fazy REM w okresie po wylądowaniu może ^: być wynikiem bezsenności lub ograniczenia cza- || su trwania snu z przyczyn techniczno-organi- | zacyjnych tuż przed lądowaniem. Z punktu wi-

I dzenia chronobiologii życie na statkach i sta— ; cjąch kosmicznych należy oprzeć na 24-godzin- | nej dobie, a fazy snu i czuwania przystosować dó przyzwyczajeń w warunkach ziemskich. W rytmie snu i czuwania należy przestrzegać^ - przemienności faz: sen — praca — odpoczynek. Wiadomo bowiem, że wszelkie inne schematy, np. sen — odpoczynek — praca, prowadzą, szybko do nadmiernego zmęczenia i nieefek­tywności działania człowieka. Sen w warunkach optymalnych winien być jednorazowy i trwać 7—8 godz/dobę. Wiadomo bowiem, że w pierw­szej części snu nie występuje faza REM, dla­tego skracanie czasu snu lub dzielenie go na kilka krótszych okresów może nieść za sobą ry­zyko zaburzeń fizjologicznych całego ustroju.

Jak wynika z raportu kosmonautów, zasypia­nie i przebieg snu są wyrąźnie trudniejsze, gdy jeden z członków załogi pozostaje w stanie czu­wania. Celowe więc wydaje się jednoczesne za-

I sypianie całej załogi statków. • Wiadomo bo-

•wiem, że czynnik społeczny jest ii człowieka szczególnie silny i wszelkie zaburzenia mogą prowadzić do desynchronizacji wewnętrznej któregoś z mniej odpornych członków załogi.

Ważny także z punktu widzenia jakości wy­konywanego zadania jest dobór poszczególnych członków załogi pod kątem ich charakterystyki chronobiologiczńej. Ludzie ci Winni posiadać podobne maksima i minima aktywności życio­wej, procesów fizjologicznych i psychicznych. Spełnienie tych warunków możliwe jest przez odpowiedni proces selekcji i treningu kosmo­nautów.

6 PSYCHOLOGIA KOSMICZNA

Dzięki lotom radzieckich i amerykańskich kosmonautów stało się oczywiste, że człowiek w warunkach lotu kosmicznego może skutecz­nie wykonywać wiele złożonych zadań. Działal­ność kosmonauty to specyficzny rodzaj pracy odbywającej się w warunkach złożonych i no­wych, wymagającej dużej aktywności, dużej gotowości do prawidłowego reagowania w sy­tuacjach nieoczekiwanych oraz dużej odporno­ści na sytuacje stresowe, związane z przyspie­szeniami, nieważkością, izolacją.

Specyfika działalności kosmonauty polega głównie na tym, że system „człowiek—statek kosmiczny” jest bardziej autonomiczny niż układ ziemski „człowiek—maszyna”. Autono- miczność ta wynika z różnorodności funkcji, ja­kie wykonuje kosmonauta, świadomy, że nie może liczyć na bezpośrednią pomoc z zewnątrz. Są to: pilotowanie, prowadzenie obserwacji i badań naukowych, utrzymywanie łączności z Ziemią i innymi statkami kosmicznymi, prze­glądy techniczne i naprawy dokonywane w wa­runkach kosmicznych itp. Wymaga to zastoso­wania specjalnego systemu doboru i przygoto­wania (treningu) przyszłych kosmonautów, a także rozwiązania szeregu problemów o cha-

łi7

rakterze inżynieryjno-psychologicznym, doty­czących przystosowania statku kosmicznego do możliwości człowieka.

Wyjątkowe warunki, w jakich kosmonauta działa, i nałożone na niego zadania zaostrzają więc te problemy, które występują również w trakcie działania operatorowego w naziem­nych systemach „człowiek—maszyna”.

Punktem wyjścia —- psychologia lotnicza

Pierwszym zadaniem, jakie mieli do spełnie­nia psychologowie zajmujący -się wpływem środowiska kosmicznego na organizm człowie­ka, było opracowanie choćby w ogólnych zary­sach projektu działalności kosmonauty t okre­ślenie na tej podstawie wpływu przewidywa­nych zajęć na stan i funkcje psychiczne czło­wieka. Analiza czynności roboczych wykazała, że pewnego rodzaju wzorem może tu być za­wód lotnika-pilota. Analogie te dotyczą: ,

— ciągłości pracy,

— narzuconego porządku czynności robo­czych i deficytu informacji,

— określonego charakteru percepcji ną pod­stawie oceny wskaźników efektów pracy,

— czynnika nowości itp.

Powyższa analogia dwóch profesji stworzyła realną możliwość przewidywania charaktery­stycznych reakcji psychofizjologicznych na działanie takich czynników jak: oczekiwanie, monotonia, zmniejszenie ilości bodźców ze śro- _t dowiska zewnętrznego, dezorientacja prze­strzenna itp. Na podstawie takich właśnie prze­widywań opracowano system doboru kosmo­nautów i szereg oryginalnych metod kształto­wania specjalnych cech psychosomatycznych człowieka, umożliwiających przystosowanie się

do życia w tak odmiennych od ziemskich wa­runkach. W procesie treningu kosmonautów, stosując różnego rodzaju symulatory, imitatory, skoki spadochronowe, loty na samolotach od­rzutowych, kształtuje się takie cechy jak: zdol­ność pokonywania barier psychologicznych, prawidłowe reagowanie na nowość, gromadze­nie wzorców funkcjonujących w warunkach niestandardowych, poczucie czasu konieczne do regulacji czynności motorycznych, myślenie operacyjne itp. Osobne miejsce zajmuje kształ­towanie w warunkach nieważkości racjonalne­go „schematu” ciała oraz schematów „człowiek —^ statek — otaczająca przestrzeń kosmiczna";

Badania psychologiczne w początkowym okresie eksploracji Kosmosu nastawione były na opracowanie systemu psychologicznego umożliwiającego odbycie lotu. Były to badania naziemne dotyczące przede wszystkim streso­wego wpływu takich czynników jak: hypoki- nezja, izolacja, stresory fizyczne i psychiczne. Większość uzyskanych wyników stanowiła pod­stawę przęwidywania prawdopodobnego zacho­wania się załogi w realnych warunkach lotu kosmicznego. Tak więc prognozy dotyczące pierwszych lotów człowieka w Kosmos ocenia­no na podstawie różnorodnych testów psycho­logicznych badających zdolność do pracy w tych warunkach. Wartość prognostyczna tych testów była różna. W następnych lotach kos­micznych oceniano szereg wskaźników napięcia emocjonalnego i jego Wpływ na poziom wyko­nywania określonych czynności w złożonych sytuacjach. Technikę tę od dawna stosowano z powodzeniem w psychologii lotniczej. Oprócz tego w badaniach kosmicznych poddawano ana­lizie psychologicznej czynności robocze, tworzo­no modele poszczególnych elementów czynno­ści, jak np. pamięci operacyjnej, funkcji eks- trapolowania, wrażliwości na kolory itp. Na

podstawie tych badań określono dynamikę zmian wielu funkcji psychofizjologicznych, m.in. uzyskano określone ilościowe wskaźniki obniżania się zdolności do pracy w zależności, od czasu przebywania w Kosmosie, od reżimu pracy, od indywidualnych właściwości człowie­ka itp. Stwierdzono na przykład, że okres względnej adaptacji psychologicznej do stanu nieważkości i w ogóle do warunków lotu kos­micznego wynosi przeciętnie 10 do 12 godzin. Analiza tego okresu wykazała, że w stanie nie­ważkości pogarsza się koordynacja wzrokowo- -ruchowa, pojawiają się złudzenia przemiesz­czania się przedmiotów, występują trudności w orientacji przestrzennej itp. Ponadto szczegó­łowe badania wykazały, że w pierwszym okre­sie lotu kosmicznego zatraca się zdolność do automatycznego wykonywania prostych czyn­ności. Szereg usprawnień ułatwiających adap­tację do warunków lotu kosmicznego wprowa­dziła psychologia inżynieryjna.

Wkład psychologii inżynieryjnej

Swego czasu znany amerykański psycholog A. Chapanis powiedział, że lot Jurija Gagarina jest triumfem psychologii inżynieryjnej. Nie jest to przesStdą, jeśli się zważy, że ze wszyst­kich dyscyplin zajmujących się człowiekiem tylko psychologia inżynieryjna zwróciła uwagę na ważny fakt, iż podstawą systemu kierowa­nia i dowodzenia statkiem kosmicznym jest działalność człowieka. Należy to podkreślić, choć dziś wydaje się to już oczywiste. Był jed­nak w rozwoju kosmonautyki okres, gdy pro­blem podziału funkcji między maszynę-kompu- ter i człowieka stanowił przedmiot ostrych spo­rów. Stworzenie komputerów kolejnych gene­racji doprowadziło do ustalenia roli człowieka

w systemie sterowania statkiem kosmicznym, do wyznaczenia mu aktywnej roli zwłaszcza w sytuacjach nieoczekiwanych, niestandardowych, które są przecież tak charakterystyczne dla eksploracji Kosmosu. Urządzenia automatycz­ne na pokładzie statku li tylko pomagają za­łodze kontrolować, sterować, zmieniać program, podejmować decyzje itp.

Wraz ze wzrastającą złożonością zadań kos­micznych coraz bardziej skomplikowane stawa­ło się oprzyrządowanie kabin, zwiększył się za­kres czynności wykonywanych ręcznie, wzro­sło obciążenie funkcji percepcyjnych, pamięci i procesów myślowych człowieka. Coraz czę-? ściej“ sięgano więc do wyników badań psycho- fizjołógów i psychohigienistów i na tej podsta­wie opracowywano nowe modele tablic przy­rządowych i urządzeń sygnalizacyjnych, okre­ślano nową geometrię miejsc roboczych. Wszy­stko to miało na celu stworzenie komfortu psy­chofizjologicznego podczas pracy na steitku kos­micznym, człowiek bowiem musi „duć” swój statek, musi być harmonijnie z nim powiązany.

Przedmiotem badań psychologii inżynieryj­nej w kosmonautyce jest działalność człowieka przejawiająca się w sekwencyjnym rozwiązy­waniu wszystkich wyłaniających się proble­mów. Skuteczność działania kosmonauty: jest bowiem wynikiem nie tylko zgodności urządzeń technicznych z właściwościami fizjologicznymi i biomechanicznymi człowieka, ale również z przebiegiem jego funkcji i procesów psychicz­nych. Loty kosmonautów wykazały, że od stop­nia przystosowania urządzeń technicznych do możliwości psychofizjologicznych człowieka za­leży trafność i sprawność kontroli urządzeń oraz sterowania statkiem kosmicznym. Przyto­czymy kilka przykładów ilustrujących jeden z centralnych problemów kosmicznej psycholo­gii inżynieryjnej, a mianowicie sprawę podzia­

łu funkcji między człowieka i automat. Na statku typu MERCURY wystąpiło' około 100 różnych zaburzeń w funkcjonowaniu urządzeń bądź systemów, w czasie lotu GEMINI-5 zare­jestrowano tylko 19, loty APOLLO-IO i 13 od­były się już bez zakłóceń. Stopień niezawod­ności, jaki uzyskały najnowsze typy statków kosmicznych, wynika właśnie z harmonijnej współpracy automatu z człowiekiem, ze zrów­noważenia emocjonalnego kosmonautów i ich mistrzostwa zawodowego. Potwierdziło to zna­mienne wydarzenie, gdy selenonauta Arm­strong z APOLLO-11 lądując ha Księżycu zo­rientował się, iż od wysokości 100 m należy przejść na system sterowania ręcznego i wy­ręczył skutecznie automaty, które w tej nowej, nie zaprogramowanej sytuacji nie były w sta­nie wybrać optymalnego miejsca do lądowania (automatyczne sterowanie pchało statek na kra­ter głębokości 180 m). Lądowanie członu księ­życowego odbyło się podobnie jak lądowanie samolotu i przeszło do historii jako przykład „wyższości” człowieka nad automatem, zwłasz­cza w sytuacjach nowych.

Przykłady powyższe wskazują, że skutecz­ność działania kosmonauty była wynikiem ra­cjonalnego rozłożenia funkcji między człowieka i automat. Oczywiście zastosowanie psychologii inżynieryjnej w kosmonautyce nie jest jeszcze optymalne, nie pozwala ona P* jak dotąd — na opracowanie gotowego projektu przyszłej dzia­łalności kosmonauty i opisanie na tej podsta­wie potrzebnych rozwiązań technicznych. Wy­maga to dalszego rozwoju teorii i metod psy­chologii inżynieryjnej.

Obecna praktyka lotnictwa odrzutowego

i kosmonautyki korzysta nie tylko z usług psy­chologii inżynieryjnej, lecz również z założeń teoretycznych komunikacji społecznej w syste­mie „człowiek—-człowiek”. Wiąże się to z przy­

szłością kosmonautyki, w której przewidywane są długotrwałe loty kosmiczne. Na stacjach or­bitalnych i w lotach międzyplanetarnych od­grywać będą rolę pierwszoplanową nie tyle in­dywidualności, ile specjalnie dobrane załogi wieloosobowe i wielospecjalistyczne. Problema­mi tymi zajmują się szczegółowo inne dyscy­pliny współpracujące z kosmonautyką, a mia­nowicie psychologia ekologiczna i społeczna (tzw. psychologia małych grup w warunkach izolacji).

Udział psychologii ekologicznej

Przebywanie człowieka w zamkniętym sztucznym środowisku zwróciło już dawno uwagę psychologów na tzw. efekty izolacji. Za­leżą one m.in. od rodzaju i czasu trwania od­osobnienia. Najkrócej trwająca izolacja znana jest w psychologii lotniczej pod nazwą „odosob­nienia wysokościowego”, towarzyszącego lotom na dużych wysokościach i charakteryzującego się „oderwaniem od rzeczywistości”. Efekty długotrwałej izolacji znane są od co najmniej kilkudziesięciu lat z badań polarnych (arktycz- nych i antarktycznych), speleologicznych, z ba­dań prowadzonych w więzieniach, w specjał* nych bunkrach doświadczalnych, w okrętach podwodnych, w kesonach głębinowych, w sy­mulatorach kosmicznych. Objawy towarzyszące izolacji są różnorodne pod względem natężenia i treści: od łagodnego uczucia niepokoju i no­stalgii — do złudzeń, halucynacji i śmierci sa­mobójczej włącznie. Zainteresowanie psycholo­gii kosmicznej tą problematyką jest uzasadnio­ne, gdyż statek kosmiczny jest skrajnym przy­kładem wyizolowanego z cywilizacji ziemskiej sztucznego środowiska życia i pracy. Stąd też ta nowa dyscyplina zainteresowana jest nie

tylko opisem wyżej wspomnianych zaburzeń, lecz — przede wszystkim — wyjaśnieniem ich mechanizmów psychologicznych oraz psycho- profilaktyką.

Wybranymi problemami funkcjonowania człowieka w sztucznym środowisku zajmuje się szczegółowa dyscyplina ekologii człowieka — psychologia ekologiczna (od greckiego słowa oikos — dom). Przedmiotem jej są problemy organizacji życia i działalności jednostki lub grup ludzkich podczas długotrwałego przeby­wania w zamkniętych pomieszczeniach'o małej kubaturze. Jest to oczywiście rozumienie wą­skie, na użytek psychologii kosmicznej. Można wyodrębnić jeszcze bardziej Szczegółowe pro­blemy, jak np. samo oderwanie się od Ziemi, izolacja społeczna i kulturowa itp. Niektóre z tych problemów mają zastosowanie w kosmo- nautyce.

Wśród wielu czynników-działających na czło­wieka w locie kosmicznym znawcy medycyny kosmicznej wymieniają m.in. tzw. deprywację sensoryczną (zmniejszenie ilości i zmiana jako­ści docierających do człowieka bodźców) oraz izolację społeczną. Podkreślają przy tym zło­żoność tych zjawisk. Jednym z elementów izo­lacji jest np. rzeczywiste odosobnienie lub uczucie separacji od innych ludzi lub przed­miotów. Zamknięte pomieszczenie statku kos­micznego wiąże się ponadto Z problemem mo­notonii i wspomnianej już deprywacji senso­rycznej. Stwierdzono empirycznie, że jeśli ilość i różnorodność bodźców odbieranych przez zmysły maleje, pojawiają się zaburzenia odbio­ru — umysłowe i emocjonalne, co może pro­wadzić do pogarszania się sprawności działania. Ponadto brak w stanie nieważkości wysiłku związanego z poruszaniem się zmniejsza poziom i charakterystykę stymulacji motorycznej. Wy­stępuje wtedy uczucie dyskomfortu wywołane

124

n

,zmianą fizyczną i znaczeniową bodźców. Gdy w izolacji przebywa więcej niż jeden człowiek, pojawia: się nowy, niezmiernie skomplikowany problem interakcji społecznych' w tzw. małych grupach, o czym szczegółowo mówić będziemy" dalej. Wreszcie różnicp kulturowe między kos­monautami (np. w załodze ze składem między­regionalnym lub międzynarodowym) mają wpływ ńa odmienność sposobów zaspokajania potrzeb psychospołecznych, a także sposobów zwalczania stresu emocjonalnego związanego- z przedłużającym się uwięzieniem. Z tych m.in. powodów psychologia kosmiczna interesuje się wszelkimi badaniami nad deprywacją i izolacją bowiem od wiedzy na ten temat zależy prawid­łowa preselekcja kosmonautów oraz metody treningu zwiększające odporność osobniczą ną. stres izolacji.

Psychospołeczne problemy lotów kosmicznych

Bliska perspektywa długotrwałych lotów międzyplanetarnych, a także przebywanie w wieloosobowej załodze na stacji orbitalnej sta­wia-zagadnienia psychologii społecznej na rów­ni z problemami biologicznymi i psychofizjolo­gicznymi. Załogi statku kosmicznego nie można rozpatrywać jako sUrny jednostek. Jest to prze­de wszystkim zespół zjednoczony wspólnymi zadaniami. Wchodzą jego skład ludzie róż­nego wieku, zawodu (np. pilot, inżynier, nau­kowiec, lekarz itp.), o własnych, indywidual­nych doświadczeniach życiowych i niepowta­rzalnych cechach osobowości. Odpowiednim do­borem psychologicznym i treningiem interper­sonalnym przyszłych kosmonautów zajmują się socjologia i psychologia małych grup zadanio­wych.

Analizując małe grupy ludzkie, wśród któ-1 rych były załogi okrętów podwodnych, daleko-1 morskich kutrów rybackich, izolowanych w Arktyce i na Antarktydzie stacji naukowych^ drużyny sportowe, kolektywy robotników

i grupy więźniów, stwierdzono, że największe analogie do załogi statku kosmicznego wystę­pują u załóg podwodnych okrętów oraz w gru­pach polarników zimujących na Antarktydzie! - Analogia ta dotyczy zwłaszcza sytuacji, w których załoga zamkniętego środowiska ma wy-" konać określone zadanie nie mogąc liczyć na pomoe z zewnątrz. Stąd też od poszczególnych członków załogi* a szczególnie od lidera grupy wymaga się odpowiednich predyspozycji psy­chicznych i cech moralnych,

i Psychologia społeczna prowadżi odpowiednie badania eksperymentalne mające na celu wy­jaśnienie mechanizmów interakcji społecznych, "konfliktów interpersonalnych, skuteczności działania grupy o określonej strukturze w trud­nych sytuacjach itp.

Badania nad zachowaniem się “załóg stacji antarktycznych zwraeają uwagę na symptomy nieprzystosowania społecznego przejawiające się w konfliktach między członkami grupy i ich liderem, mniejszą zwartością i spoistością gru­py pod koniec zimy antarktycznej itp.

Badacze z Wojskowego Instytutu -Medycyny Morskiej w San Diego (Kalifornia) Ocfeniając kolejnych kierowników naukowej stacji na Antarktydzie ustalili najważniejsze cechy, jakie powinien posiadać lider małej grupy przeby­wającej w izolacji. Są to: zrównoważenie emo­cjonalne, wysoki poziom motywacji zadaniowej oraz duże uspołecznienie (tzw. osobowość pro­społeczna).

Inne badania zwracają uwagę na. dynamikę zachowań społecznych w małej grupie podczas zimowania na Antarktydzie.. Wydzielono trzy

fazy tej dynamiki: a) indywidualne kontakty każdego z każdym lub forma „dwójkowa”; by tworzenie się „klik” i frakcji; c) integracja for­malna grupy i jej organizowanie się wokół lidera.

Ciekawy eksperyment społeczny zapropono­wali psychologowie radzieccy, którzy opraco­wali model grupowego współdziałania nazwany „homeostatem". Model ten opiera się na syste­matycznym, ciągłym wykonywaniu zadań przez dwóch do ośmiu kosmonautów. Specjalną uwa­gę zwraca się na łatwość i prędkość nawiązy­wania kontaktu oraz aktywność w porozumie­waniu się. Zaletą tej metody jest wszechstron­ność, bowiem służyć może nie tylko do progno­zowania sprawnego funkcjonowania społeczne­go w małej grupie, lecz także do treningu in­terpersonalnego.

Zdając sobie sprawę, że złożone problemy psychologii społecznej w zastosowaniu do dłu­gotrwałych lotów kosmicznych, mimo licznych badań eksperymentalnych, znajdują się nadal we wstępnej fazie opracowania, eksperci odpo­wiedzialni za projekty przyszłych długotrwa­łych lotów kosmicznych przewidują udział spe­cjalistów z dziedziny psychiatrii i psychologii (może to być również, przy ograniczonej liczbie* miejsc, specjalnie przeszkolony lekarz załogi), którzy w wypadku wystąpienia symptomów psychopatologicznych mogliby nie tylko posta­wić »właściwą diagnozę, lecz tr- przede wszyst­kim — zająć się psychoprofilaktyką i lecze­niem.

Sygnalizując wkład do rozwoju kosmonauty- ki psychologii lotniczej, inżynieryjnej, ekolo­gicznej i społecznej, chcieliśmy zwrócię uwagę na fakt, iż powodzenie przyszłych programów kosmicznych zależy nie tylko od rozwoju nauk ścisłych i środków technicznych, lecz także, a może nawet przede wszystkim, od możliwości

adaptacyjnych człowieka do sprawnego funk­cjonowania w sztucznym środowisku życia i pracy na statku kosmicznym? zawieszonym przez długi czas w niezmierzonych przestwo- rzach' kosmicznych. Życie mikrospołeczeństw ludzkich w makroświecie kosmicznym, za­mkniętych w sztucznie izolowanym pomieszcze­niu statku, wymaga współdziałania z kosmo- nautyką nauk społecznych. Wśród nich psycho­logia kosmiczna, będąca syntezą całej współ­czesnej psychologii, pozostaje nadal dyscypliną przyszłości, choć — jak wynika chociażby z na­szych dotychczasowych rozważań 1— wkład jej do kosmonautyki jest już dzisiaj niezaprzeczal­ny-

7 JAK ZAPEWNIĆ „KOMFORT PSYCHICZNY”

Każdy lot kosmiczny, a zwłaszcza długotrwa­ły, wymaga rozwiązania szeregu problemów. Są to z jednej strony problemy biologiczne

i medyczne, związane z ochroną organizmu przed działaniem czynników ekstremalnych, z drugiej — problemy inżynieryjno-psycholo- giczne i techniczno-estetyczne dotyczące orga­nizacji życia i pracy na statku kosmicznym lub stacji orbitalnej.

Sztuczne środowisko

Nie sposób rozpocząć omawiania powyższych problemów bez odwołania się do bardzo złożo­nego i szerokiego pojęcia „środowisko”. W wy­padku statku kosmicznego psychologowie po­sługują się pojęciem „sztuczne środowisko”, na które składa się wiele cech, jak np.:

— warunki środowiska życia: temperatura, atmosfera, akustyka, oświetlenie itp.,

-— architektoniczno-planimetryczne rozwią­zania kabiny załogi, miejsca pracy, miejsca do wypoczynku, system przejść itp.,

Sr*-» rozmieszczenie członków załogi, ich umo­cowanie w stanie nieważkości podczas obsłu­

giwania aparatury, drogi przemieszczania się, harmonogram pracy i wypoczynku,

— produkty pokarmowe i woda do picia, ich przechowywanie, sposób przygotowania i spo­żywania itp.,

• — specjalna odzież, przedmioty codziennego hżytku,

— sprawy ogólnej higieny osobistej (toaleta, kąpiel, usuwanie odchodów),

— wewnętrzna łączność,

— warunki wypoczynku (ćwiczenia fizycz­ne, rozrywka).

Jak z powyższego zestawienia wynika, roz­wiązanie podstawowych problemów środowiska życia i pracy kosmonauty wymaga współpracy min. takich dyscyplin jak: fizjologia pracy, psychologia inżynieryjna, psychologia ekolo­giczna, higiena ogólna, estetyka, psychologia społeczna i socjologia małych grup.

Autorzy radzieccy podkreślają, że przez śro­dowisko statku kosmicznego należy rozumieć stopień komfortu i estetyki warunków życia, pracy i wypoczynku człowieka-operatora. Przy takim rozumieniu staje się oczywiste, że pier­wsze statki kosmiczne w lotaćh okołoziemskich nie mogą stanowić wzorców dla statków prze- znacżonych do długotrwałych lotów kosmicz­nych, zwłaszcza dla przyszłych lotów między­planetarnych. Stąd też zwrócimy uwagę tylko na niektóre ogólne zasady kształtowania sztu­cznego środowiska statku kosmicznego.

Pomieszczenie do pracy

Większość czasu kosmonauci spędzają w czę­ści roboczej statku kosmicznego, wykonując czynności typu operacyjnego. Stąd też prawi­dłowe zaprojektowanie miejsc roboczych i ra­cjonalne rozwiązanie tarcz przyrządów, pulpi­tów sterowniczych, dźwigni i różnego rodzaju

przełączników jest istotnym warunkiem spraw­nego działania kosmonauty. Przy projektowa­niu statków kosmicznych konstruktorzy muszą iść na pewien kompromis związany z jednej' strony z ograniczoną ilością miejsca, a z dru­giej — z wymaganiami psychofizjologicznymi człowieka. Dlatego też nie ma jakiegoś standar­dowego projektu kabiny, zaś probleśny ergono­miczne rozwiązuje się przy budowie konkretne­go statku, uwzględniając przede wszystkim jego przeznaczenie i możliwości techniczne oraz eko­nomiczne. Jednakże wszystkie niemal statki kosmiczne konstruktorzy muszą wyposażyć w następujące pomieszczenia: część roboczą, w której kosmonaci wykonują czynności opera­cyjne (np. nawigacją); pomieszczenie do spę­dzania wolnego czasu (np. ćwiczenia fizyczne) oraz pomieszczenie do spania. W zależności od

gabarytów statku kosmicznego są one większe lub mniejsze, urządzone bardziej lub mniej komfortowo. Czasami znajdują się w nim jesz­cze pomieszczenia dodatkowe,. np. techniczno- -remontowe.

Przy projektowaniu statku kosmicznego trze­ba uwzględnić dwa czynniki: funkcjonalny, czyli sprawę wyposażenia w urządzenia, które umożliwiają funkcje pilotażu i nawigacyjne — oraz — antropometryczny, określający mini­malne i maksymalne gabaryty pomieszczeń, a także racjonalne rozłożenie przyrządów w za­sięgu wzroku i kończyn (rys. 48). Pojęcie prze­strzeni „funkcjonalnej” wiąże się z charakte­rem czynności bytowych i roboczych. Projekto­wanie otoczenia przestrzenno-przedmiotowego powinno przebiegać W następujących etapach:

1 — przeprowadzenie analizy aktywności ru­chowej kosmonautów w celu określenia ogólnej liczby i typu pozycji roboczych oraz czasu prze­bywania każdego członka załogi kosmicznej w określonej pozycji roboczej;

2 — na podstawie danych z punktu 1 ma­ksymalna przestrzeń poruszania się zostaje do­kładnie dostosowana do konkrętnej działalności w określonym miejscu roboczym i ujęta w for­my geometryczne;

3 — funkcjonalne przestrzenie zostają połą­czone w funkcjonalne obszary (np. roboczy,, .re­kreacji itp.), które rozmieszcza się zgodnie z optymalnymi typami zależności między ludź­mi i przedmiotami. Związki te mogą być kie­runkowe (np. człowiek—przedmioty, przedmio­ty—przedmioty) lub innego typu (np. wizual­ne, słuchowe, dotykowe itp.). Typ zależności jest uwzględniany zgodnie z zasadą częstości występowania lub ważności przedmiotu;

4 — na podstawie zależności omówionych w punkcie 3 można wyróżnić bardziej sprecyzo­wane przestrzenie i obszary funkcjonalne pra­

cujących razem kosmonautów (będą się one wtedy ze sobą zazębiały i nakładały na siebie ze względu na ograniczoną objętość statku kos­micznego).

Opisany tok postępowania pozwala ergono- mistom i konstruktorom znacznie zmniejszyć przestrzeń statku z zachowaniem optymalnych dróg poruszania się przy wykonywaniu czyn­ności operacyjnych i życiowych kosmonautów.

Następnym ważnym problemem ergonomicz­nym jest racjonalne rozmieszczenie urządzeń sygnalizacyjnych i sterowniczych. Oparte jest ono na określonych zasadach, z których naj­ważniejsze to:

-r— zasada funkcjonalnej organizacji polega­jąca na grupowaniu przyrządów i urządzeń ste­rowniczych wg pełnionych przez nie funkcji,

— zasada znaczenia, czyli grupowanie wskaź­ników w. zależności od roli, jaką spełniają w procesie sterowania (np. najważniejsze przy­rządy umieszczane są zwykle centralnie),

— zasada optymalnego rozmieszczenia, a więc takie- rbzlokowanie przyrządów i urzą­dzeń, by zapewniały dokładność odczytu, szyb­kość spostrzegania, wygodę, uwzględniały czę­stość korzystania itp.,

—• zasada kolejności korzystania polegająca na takim rozmieszczeniu przyrządów i urzą­dzeń, by ich użycie było konsekwencją następ­stwa kolejnych operacji,

— zasada częstości korzystania określająca takie rozłożenie przyrządów i urządzeń, by te, z których korzysta się najczęściej, były roz-* mieszczone możliwie blisko centrum pulpitu, a inne peryferyczme.

Pominiemy w naszych rozważaniach bardziej szczegółowe probleftiy dotyczące np. kształtu tarcz zegarowych, wskazówek, tła pulpitu, gdyż sprawy te mają obszerną literaturę, również polską. Podobnie pominiemy dokładne opisy

wielkości i form urządzeń sterowniczych, ilu­strując to raczej oryginalnymi rycinami przed- stawiającymi ogólny schemat statku APOLLO i członu księżycowego. Należy tu podkreślić ogromną pomoc ze strony elektroniki, zwłasz­cza przy podejmowaniu optymalnych decyzji. Komputer pokładowy dokonuje analizy i syn­tezy bardzo wielu informacji w ciągu krótkie­go czasu. Jego pamięć, w przeciwieństwie do ludzkiej, jest niezawodna. .Dotyczy to jednakże sytuacji typowych, zaprogramowanych. W sy­tuacjach nieoczekiwanych, zupełnie nowych, kosmonauta jak już wspominaliśmy -p^ma w dalszym ciągu przewagę nad komputerem.

Reasumując dotychczasowe rozważania na te­mat ergonomii kosmicznej należy powiedzieć, że kabina statku kosmicznego musi spełniać następujące wymagania: wygodne i funkcjo-, nalne pozycje robocze; przyrządy pokładowe i pulpit sterowniczy zapewniające napływ sy­stematycznych i koniecznych.informacji w for­mie dogodnej do ich spostrzegania; .i oceny; przyrządy sterowania znajdujące się w zasięgu kończyn; odpowiednie oświetlenie kabiny, przy­rządów, wskaźników i sygnalizatorów.'

Powyższe ogólne postulaty ergonomiczne są na ogół przestrzegane przy budowie wszystkich statków kosmicznych i stacji orbitalnych, choć pewne szczegółowe ergonomiczne rozwiązania konstrukcyjne są uzależnione od przeznaczenia statku i możliwości technicznych, czego przy­kładem jest widoczny postęp, gdy porównuje się statki typu GEMINI — APOLLO — SO- JUZ.

Architektura statku kosmicznego

Najbardziej istotną właściwością statków kos­micznych jest do chwili obecnej odpowiednie usytuowanie foteli roboczych, tak by w czasie

działania przeciążeń (start i wchodzenie statku w gęste warstwy atmosfery przy powrocie) siły fizyczne działały na człowieka w kierunku po­przecznym, tzn. od piersi do grzbietu, a nie podłużnym, tzn, od głowy do nóg. Postulat ten spełniały statki MERCURY, GEMINI, WOS- TOK i WOSCHOD. W statku APOLLO fotele kosmonautów usytuowane były pod kątem 90° w stosunku do głównego pulpitu, sterowniczego. Takie położenie foteli nie tylko chroniło przed .przeciążeniami, lecz także pozwalało na obser­wację wzrokową przyrządów, przygotowywanie pożywienia i wykonywanie różnych czynności.

Jeszcze inne rozwiązanie zastosowane w księ­życowym bloku statku APOLLO gwarantowało maksymalną obserwację przy minimalnej wiel­kości iluminatora. Wiązało się to z faktem, iż przeciążenia przy lądowaniu na Księżycu były mniejsze niż Igi sejenonauci mogli .je znosić stojąc blisko iluminatora, co pozwalało im spo­glądać na boki, w dół i w przód (rys. 49).

Radziecki statek kosmiczny SOJUZ miał dwa przedziały: dowódczy (gdzie znajdowały się podstawowe pulpity sterowania oraz nawigacji,

a kosmonauci pozostawali w fotelach) i orbi­talny (gdzie stanowiska robocze rozmieszczone były peryferycznie).

Na stacji SALUT znajdowały się już trzy pomieszczenia, chociaż nie izolowane od siebie: tunel przejściowy, przedział przyrządowy i główny przedział roboczy. Przyrządy i ilumi- natory zostały rozmieszczone w różnych miej­scach.

. Architektura orbitalnej stacji' SKYLAB składała się z centralnej śluzy przejściowej oraz głównego bloku roboczego, który sam w sobie mógł być przestronnym i pojemnym statkiem kosmicznym.

Jak z powyższych danych wynika, architek­tura statku kosmicznego zmienia się i jest przy­stosowana do zadań misji kosmicznej i liczby członków załogi. Potwierdza to zestawienie za­warte w tabeli 12. Z tabeli tej wynika wyraź-*

nie, że wraz z rozwojem kosmonautyki rozwija się architektura statków kosmicznych oraz zwiększają się kubatura ogólna i ilość miejsca przeznaczona na pomieszczenia socjalnó-byto«* we. Zwiększanie objętości statku wywiera po? zytywny wpływ na samopoczucie i sprawność kosmonautów. Badania medyczne wykazały np , że zwiększenie pojemności statku" APOLLO

■ umożliwiło kosmonautom poruszanie się i zmniejszyło wiele * objawów dyskomfortu, co było charakterystyczne dla statków typu MER- CURY i GEMIŃI (rys. 50).

W przyszłości statki kosmiczne, przeznaczone zwłaszcza do długotrwałych lotów powinny mieć taką pojemność i poziom komfortu psy­chicznego, by zagwarantować kosmonautom „namiastkę życia ziemskiego”.

Systemy wskaźników i sterowania

Do określania aktualnego . stanu rzeczy w urządzeniach technicznych statku kosmicznego służy szereg wskaźników i przyrządów dostar-. czaiących na bieżąco istotnych informacii. Cen­tralnym ogniwem integrującym wszystkie sy­stemy wskaźników i przyrządów jest człowiek. Jednakże liczba wskaźników wraz z rozwojem techniki kosmicznej znacznie wzrasta, co nie­wątpliwie utrudnia pracę operatorom statku kosmicznego. Trudności związane z selekcją in­formacji mogą być zmniejszone przez skon­struowanie takiego systemu, który potrafi uogólniać i różnicować informacje, dostarcza­jąc operatorowi gotowe wnioski (np. zastoso­wanie komputerów pokładowych). Są to tzw. systemy ■ wspomagające, które przekazują in­formacje dyrektywne. Znalazły one zastosowa­nie już wcześniej w nowoczesnym lotnictwie cywilnym i wojskowym; Zwiększenie nieza-

138

CA.ik

wodności systemów sterowania i nawigacji po­ciągnęło za sobą zwiększenie rozmiarów pulpi­tów sterowniczych, liczby wskaźników i przy­rządów pokładowych (rys. 51). Wzrost .liczby urządzeń pokładowych i wskaźników informa­cyjnych w amerykańskich statkach kosmicz­nych ilustrują dobitnie dane zawarte w tabe­li 13. Jak wynika z przytoczonej tabeli, kom­pozycja pulpitu sterowniczego zmienia się zgod­nie z pewnymi trendami ergonomicznymi. Tak np. tarcze okrągłe przyrządów stosowane by­wają w przypadkach bardzo rzadkich i tylko dla parametrów o ograniczonym zakresie zmian. Najczęstsze są tarcze prostokątne (pionowe), wskaźniki dyrektywne, klawiatury oraz syste­my matrycowe sygnalizacji awarii. Wszystkie te zmiany mają na celu stworzenie optymal­nych możliwości przystosowania się człowieka do pracy w warunkach kosmicznych.

Należy również zwrócić uwagę na to, że za* bezpieczeństwo lotu statku kosmicznego odpo­wiada także „centrum naziemne”, dokąd na­pływają nieprzerwanie informacje. Centrum ma ponadto dostęp do takich informacji o funkcjo­nowaniu pewnych systemów technicznych, któ­re nie zawsze docierają do kosmonautów. Tam dokonuje się również analiz komputerowych wielu sytuacji kosmicznych, zleca rozwiązanie wielu problemów oraz sprawdza się na symula­torach (analogicznych do typu statków kos­

micznych, które przebywają na orbicie) wiele rozwiązań alternatywnych (np. zmiana orbit), | Centrum przejmuje również obserwację stanu automatycznego .sterowania wówczas, gdy kosjf monauci śp|a lub są zajęci prowadzeniem badań*■ naukowo-t*hnicznych.

Dużą pomocą dla kosmonautów w uzyskiwa-^ niu danych, ocenie sytuacji i podejmowaniu decyzji jest — jak już wspominaliśmy — sy­stem komputerowy. Dzięki niemu załoga może prowadzić kontrolę realizowanego progrąmu badawczego i pracy systemów pokładowych, a także określać kolejność czynności roboczych przy zmienionych przez kosmonautów progra­mach. Komputer może ponadto kontrolować wskaźniki dyrektywne dotyczące np. położenia przestrzennego statku i korygować błędne wskazania. Jednakże korzystanie z komputera jest czasochłonne * do prześledzenia wszyst­kich programów lotu i jego etapów koniecz­nych do lądowania na Księżycu trzeba by oko­ło 10 000 razy nacisnąć klawiaturę urządzenia wprowadzającego informacje. Stąd też w sy­tuacjach nagłych ogniwem najważniejszym w układzie „kosmonauta—statek kosmiczny” po­zostaje nadal człowiek. Usługi, jakie oddaje człowiekowi »komputer pokładowy, okupione są ponadto długotrwałym treningiem i szkoleniem, które pochłaniają około 40% czasu przeznaczo­nego na cały trening naziemny przed lotem kosmicznym.

Oprócz obserwacji przyrządów i wskaźników kosmonauci kontrolują stan rzeczy na zewnątrz statku kosmicznego bądź to patrząc przez ilu- minatory (np. w sytuacji lądowania, zbliżania się do innego statku, cumowania), bądź bezpo­średnio wychodząc w otwartą przestrzeń kos­miczną.

Oświetlenie i kolorystyka

Długotrwałe przebywanie w sztucznym śro­dowisku statku kosmicznego, które jest pozba­wione ziemskiej gamy kolorów, zwróciło uwa­gę na konieczność odpowiedniego oświetlenia. Liczne badania laboratoryjne dowodzą» że właś­ciwe światło i jego barwy wpływają nie tylko na samopoczucie, lecz także na sprawność dzia­łania kosmonautów. Ergonomiści kosmiczni za­lecają takie oświetlenie kabiny statku kosmicz­nego, które uwzględnia: jakość i kolor świat­ła jego intensywność oraz rozprzestrzenianie się. Czynniki te powinny dać najlepszą wido­czność, wywołując równocześnie poczucie kom­fortu.

Należy również uwzględnić niektóre czynniki fizyczne wpływające na jakość postrzegania (np. wibracje i przeciążenia). Ten ujemny wpływ można osłabić właśnie przez zastosowa­nie odpowiedniego oświetlenia. W czasie startu statku kosmicznego kosmonauta powinien np. dokładnie oceniać stan kontrolowanych syste­mów i urządzeń. Wiadomo jednak, że pod wpły­wem przeciążeń i wibracji obniża się' ostrość wzroku. Przy przeciążeniach 2 g efektywność Odczytywania przyrządów zmniejsza się tylko nieznacznie, natomiast przy przeciążeniach większych maleje zdecydowanie. Pogorszenie ostrości widzenia może być wtedy częściowo kompensowane przez lepsze oświetlenie.

Właściwe oświetlenie wnętrza statku, zwła­szcza jego części roboczej, zależy’od zadań spe­cyficznych dla różnych faz lotu. Kosmonauci wykonują zadania wzrokowe w warunkach szybkiej zmiany intensywności światła, identy­fikując przy tym zarówno obiekty znane, jak i nie znane. Oświetlenie w kabinie może się zmieniać w czasie kilku sekund, <np. podczas zmiany usytuowania statku kosmicznego w

przestrzeni. Zależy to od położenia iluminator^ w stosunku do Słońca. Podczas cumowania stat** ków w przestrzeni kosmicznej kosmonauci wiej lokrotnie przenoszą wzrok z przyrządów na ze­wnątrz kabiny, co wymaga stałej adaptafcji oczu. W celu zmniejszenia ujemnego wpływu światła z zewnątrz należy stosować odrębne oświetlenie przyrządów pokładowych lub od­powiednie filtry światła.

Biorąc pod uwagę wszystkie problemy oświe­tlenia statku kosmicznego i efektywności wzro­kowej, można przyjąć następujące zalecenia: ■

1. Intensywność oświetlenia powinna wahać się od 0,1 do 40 mililambertów (1 lambert = == 3183 nity, 1 mililambert — 1/1000 lamber- ta), przy czym w fazie startu powinna być naj­wyższa.

2. Należy przewidywać wyłączenie wszyst­kich lamp wewnątrz pomieszczenia statku, sa­moczynne oświetlenie najbardziej koniecznych przyrządów, możliwość utrzymania równowagi między oświetleniem zewnętrznym i wewnętrz­nym.

3. Należy przewidywać możliwość włączenia ostrych strumieni światła w celu zmniejszenia kontrastów i rozmywania Cieni.

4. Wszystkie źródła światła powinny być za­opatrzone w odpowiednie kolorowe filtry nie­zbędne do adaptacji wzroku w ciemności.

5. Oświetlone od wewnątrz wskaźniki po­winny być chronione przed maskującym wpły­wem źródeł światła o dużej intensywności.

6. Lampy, wskaźniki i samooświetlające się

■ przyrządy powinny być tak rozmieszczone, że­by nie pojawiały się na nich odblaski (refleksy świetlne) z iluminatorów oraz innych przyrzą­dów.

7. Filtry powinny być łatwe do regulowania.

8. Kolor i intensywność sygnałów świetl­nych powinny być tak dobrane, by sygnały

144

la i :

były widoczne zarówno wówczas, kiedy W po­mieszczeniu statku jest ciemno, jak i gdy jest widno, zwłaszcza zaś gdy pojazd znajduje się po „nocnej” (ciemnej) stronie Ziemi.

9. Najważniejsze napisy kolorowe i legendy

• powinny być czytelne nawet przy najbardziej jaskrawym świetle.

Postulaty powyższe adresowane są do kon­struktorów statków kosmicznych i dotyczą pe- ' wnych formalnych właściwości percepcji wzro­kowej. Jednakże przy konstrukcji statków kos­micznych należy również pamiętać o tzw. kli­macie emocjonalnym, który zależy od zastoso­wania odpowiedniej gamy kolorów i odcieni. Jeżeli się nie uwzględni charakteru pracy, sta­nu psychicznego członków załogi, psychofizjo­logicznej aktywności kolorów, intensywności oświetlenia, to skuteczność oświetlenia może być słaba lub nawet będzie mieć ono wpływ ujemny, bowiem klimat kolorystyczno-este- tyczny działa na stan fizjologiczny zmysłów i samopoczucie kosmonautów, a więc na zdol­ność do pracy i jej niezawodność. Z wielu ba­dań wynika, że np. kolory żółty i żółtozielony wywołują emocje negatywne. Łączenie kolo­rów z odpowiednimi emocjami w estetyce tech­nicznej znajduje wyraz w takich określeniach barw jak: chłodna, ciepła, sucha, soczysta, lek­ka, ciężka, spokojna, dysonansowa itp. Do kolo­rów chłodnych, spokojnych, nadających się do odpoczynku należą: zielony, fioletowy, niebie­ski. Kolor czerwony, pomarańczowy i żółty sty­mulują dość znacznie funkcje fizjologiczne. Dlatego też różne pomieszczenia statku kos­micznego lub stacji orbitalnej powinny mieć 'odpowiednie gamy kolorów (np. barwy spokoj­ne w pomieszczeniach przeznaczonych do wy­poczynku, zaś agresywne — na stanowiskach roboczych).

Kolorystyka i oświetlenie statku kosmicznego

uzależnione są ponadto od takich czynników; jak: przeznaczenie statku kosmicznego i jego ogólne gabaryty; czas trwania lotu; funkcja da_r nego pomieszczenia (robocze, sypialne, saloja); możliwość zmiany klimatu świetlno-kolorysty* cznego w czasie trwania lotu kosmicznego.

Szczególne znaczenie przywiązuje się do ko^ lorów stosowanych we wszelkiego typu sygna,4j lizatorach. Muszą mieć one barwy czyste i ja­skrawe, Powinny też być umieszczone na tle czarnym, białym lub szarym.

Pomieszczenia przeznaczone do wypoczynku mają ponadto wystrój estetyczny, na który składają się tkaniny ścienne, wykładziny drew?< nopodobne, obrazy, rysunki itp. Ważne jest też, by w czasie długotrwałego lotu kosmicznego można było zmieniać kolorystykę wnętrz sy­pialnych i wypoczynkowych. Tak np. odpowied­ni w zasadzie dla miejsc do wypoczynku odcień fioletowy wpływa niekorzystnie na członków załogi, którzy pod wpływem długotrwałej izo­lacji znajdują się w stanach depresyjnych. Stąd optymalnym wariantem jest zmienność świetl- no-kolorystyczna zależna od -stanu psychiczne­go załogi lub poszczególnych jej członków, re­żimu lotu lub czasu jego trwania.

Stwierdzono, że odpowiednim oświetleniem i kolorystyką można symulować rytmy sezono­we związane z określonymi porami roku (np. sztuczny błękit nieba, sztuczne noce itp.). Program taki może obejmować następujące wa­rianty:

1. Zima: naturalny kolor przyrody „śpiącej” wywołany przez kontrast światłocieni (czarno­-białe). Brak kolorów jaskrawych.

2. Wiosna: dynamika kolorów od zielonych do żółtych, typowa dla budzącej się do życia przyrody. Pojawia się też od czasu do czasu kolor błękitu nieba.

3. Lato: pora, w której dominują barwy róż­

nych kwiatów i owoców oraz imitujące koloryt upalnego dnia.

4. Jesień: odcienie żółto-brązowe mające su­gerować barwy opadających liści.

Przytoczony program może być szczegółowo rozpisany na poszczególne miesiące roku i do­tyczy raczej warunków europejskich. W zależ­ności od składu załogi (zwłaszcza w lotach z za­łogą międzynarodową) należałoby uwzględniać strefy geograficzno-klimatyczne, z których po­chodzą jej członkowie, stosując wiele różnych wariantów kolorystycznych.

Organizacja życia kosmonautów

Dokonywanie codziennych zabiegów higie­nicznych oraz przyrządzanie posiłków przyspa­rza wiele trudu w stanie nieważkości i jest po­ważnym problemem psychologicznym. Na przy­kład mycie czy kąpiel muszą odbywać się w szczelnie zamkniętych pomieszczeniach, by kro­ple wody nie dostały się na zewnątrz kabiny natryskowej, wtedy bowiem krążąc w postaci „gron” (rys. 52) mogą przeszkadzać w pracjr. Utrzymywanie czystości włosów, paznokci itp. w trakcie lotu ma znaczenie nie tylko estetycz­ne, lecz również profilaktyczne. Pojawienie się np. łupieżu we włosach może spowodować jego przedostanie się do atmosfery statku, co zagra­ża drogom oddechowym i oczom załogi. Tak więc proste ozynności fizjologiczne i higieniczne w locie kosmicznym muszą być wykonywane dokładniej niż na Ziemi, a co za tym idzie — dłużej. Wymaga to odpowiedniego treningu w symulowanym stanie nieważkości oraz wykony­wania "każdej czynności ściśle według instruk­cji.'

Posiłki na statku składają się z wielu pro* ■duktów’ (jarzyny i., owoce, jajka, drób, kawior,

ser itp.). Ich zapas nie tylko powinien być do­statecznie duży, żeby zapewnić poczucie bez­pieczeństwa, lecz również uwzględniać upodo­bania smakowe poszczególnych kosmonautów. Jak bowiem wykazują doświadczenia z wypraw antarktycznych oraz dane z długotrwałych lo­tów kosmicznych, posiłki (jeśli są odpowiednio celebrowane i urozmaicone) stanowią nie tylko konieczność, lecz także przyjemny sposób spę­dzania wolnego czasu. Z tego też względu je­dzenie musi mieć odpowiednie walory smako­we, zapachowe i estetyczne.

W stanie nieważkości nie tylko przygotowa­nie posiłków, lecz również ich spożywanie na­stręcza pewne trudności. Stąd też do wyposa­żenia statku należą odpowiednio przystosowane sztućce, serwis, stół, a sam sposób jedzenia mu­si być na tyle staranny, by — z przyczyn wy­żej wspomnianych — wi przestrzeni statku nie pojawiły się jakieś okruchy lub płyny. Spoży- wanie*produktów naturalnych, a nie konserwy, oprócz racji zdrowotnych ma również duże znaczenie psychologiczne, stwarza bowiem na­miastkę warunków ziemskich. Dlatego też me­tody przechowywania produktów i ich przygo­towywanie w warunkach, lotów kosmicznych, zwłaszcza długotrwałych, są bardzo złożone i wciąż ulepszane.

Jak już wspominaliśmy, mechanizmy poru­szania się kosmonautów w stanie nieważkości są zgoła inne niż w warunkach ziemskich. Kosmo­nauci muszą więc wypracować nowe nawyki władania swoim ciałem, bowiem ziemski reper­tuar automatycznie wykonywanych czynności ukształtowany w ontogenezie zatraca tu swoje pierwotne znaczenie. Toteż w czasie treningu na Ziemi, w symulowanych warunkach nie­ważkości, kosmonauci uczą się wykonywać cztery typy zadań: ogólne czynności gospodar- czo-domowe; obsługa sprzętu i urządzeń po­kładowych; przenoszenie ładunku i rozmiesz­czanie go w poszczególnych komorach; działa­nia eksperymentalne (np. wyjście na zewnątrz statku kosmicznego, remonty w otwartej prze­strzeni kosmicznej itp.). Ponadto kosmonauci trenują szereg innych czynności, jak: ubieranie i rozbieranie się, oddychanie, przygotowywanie posiłków, wykonywanie różnych ćwiczeń fi­zycznych i zabiegów higienicznych.,

W realnych warunkach nieważkości stosuje się pewne urządzenia stabilizujące pozycję ciała kosmonauty, np. specjalne .uchwyty dla nóg

i rąk zamocowane w różnych częściach statkuj pasy przy fotelach i śpiwory. Uchwyty te są wielce pomocne przy zmianie położenia ciał# i przemieszczaniu się w obrębie statku. Dla usprawnienia montażu. w otwartej przestrzeni kosmicznej zamocowane są także specjalne po­ręcze wysięgnikowe na zewnątrz statku kos­micznego, które znacznie ułatwiają kosmtmatiil tom manipulowanie sprzętem i instrurrfentarsi remontowymi.

W długotrwałych lotach kosmicznych, a zwła­szcza przyszłych międzyplanetarnych, kos­monauci będą mieli dużo wolnego czasu, który powinni wykorzystywać zgodnie ze swoimi upo­dobaniami. Maksimum wolnego czasu kosmo­nautów przypada zwykle na te etapy■ lotu* w których sterowanie przejmują automaty, a aparatura pokładowa pracuje w swoich no­minalnych reżimach.

O zachowaniu się ludzi znajdujących się w długotrwałej izolacji już wspominaliśmy. Warto jednak zwrócić uwagę na ogólne wnioski wy­nikające z dotychczas przeprowadzonych badań i na płynące z nich implikacje dotyczące pro­blemu czasu wolnego kosmonauty. Można je sformułować następująco: w warunkach dłu­gotrwałej izolacji zmniejsza się odporność na wysiłek fizyczny i umysłowy, pojawiają się też nienormalne symptomy zachowania. W związku z tym formy wypoczynku powinny być dopa­sowane do upodobań i potrzeb każdego kosmo­nauty i możliwie urozmaicone — tym bardziej, im dłuższy jest czas trwania izolacji. Częściej też należy prowadzić ćwiczenia fizyczne, by za­pobiec spadkowi motywacji do wysiłku w ogóle (np.stosunkowo rzadko kosmonauci korzystają z takich zajęć, jak rysowanie, gra w karty, gra w szachy i warcaby).

Oprócz pewnych ogólnych upodobań, sposo­by spędzania wolnego czasu są różne, można

to wiązać z jednej strony ze stopniem zapotrze­bowania poszczególnych członków załogi na stymulację, a z drugiej —z różnicami kulturo­wymi, które kształtują określone zamiłowania. Tę ostatnią zależność potwierdzają wyniki ba­dań psychologów amerykańskich, którzy stwier­dzili, że austrońauci przenoszą nawyki związa­ne z formami wypoczynku przyjętymi w ich środowiskach na Ziemi. Pasywne formy spę­dzania wolnego czasu (radio, telewizja, kino, czytanie) są np. typowe dla większości Amery­kanów. Tak więc, z jednej strony należy za­pewnić załodze korzystanie na statku kosmicz­nym z możliwie urozmaiconego sprzętu rekrea­cyjnego, a z drugiej —? przewidzieć specjalny trening nastawiony na rozszerzenie repertuaru zainteresowań.

Tym dwu ostatnim problemom poświęcony był polski eksperyment „Relax”, koordynowa­ny przez psychologów z Wojskowego Instytutu Medycyny Lotniczej w Warszawie. Doświadcze­nie to miało na celu zbadać wpływ specjalnie przygotowanego programu rekreacyjnego (w tym specjalnie dobranych zestawów filmów te­lewizyjnych) na stan psychiczny i samopoczu­cie kosmonautów. Warto tu dodać, że specjal^j ny program rekreacyjny uwzględniający indy­widualne preferencje kandydatów do lotu kos­micznego był następnie oceniany przez kosmo­nautów radzieckich i Polaka w czasie pobytu na stacji orbitalnej SALUT-6. Uzyskane wy­niki badań pozwolą zaprojektować programy kolejnych lotów kosmicznych lepiej dostosowa­ne do potrzeb i upodobań załogi. Problem wol­nego czasu był również przedmiotem innego eksperymentu kosmicznego. — „Test”, opraco­wanego przoz naukowców polskich, radzieckich i czechosłowackich, a koordynowanego przez psychologów z WIML. Kosmonauci na specjal­nym arkuszu obserwacyjnym oceniali według

skali 5-stopniowej wpływ lotu kosmicznego na organizację wolnego czasu oraz wpływ progral mu rekreacyjnego na swe samopoczucie.

Organizacja pracy kosinonautów

W dotychczasowej historii opanowywania przestrzeni kosmicznej można Wyodrębnić trzy główne etapy. Na pierwszym sprawdzono urządzenia techniczne służące do pokonywania sił grawitacyjnych Ziemi. Tu prym wiodły nau­ki techniczne. W drugim — doszły do głosu nauki biologiczno-medyczne. Logicznym następ^ stwem tego etapu były loty Jurija Gagarina i Hermana Titowa — pierwsze na świecie Wy­prawy ludzi na automatycznych statkach kos* micznych. Były one konieczne, gdyż pozwoliły podjąć badania możliwości człowieka-operatora w warunkach kosmicznych i potwierdziły waż­ną dla rozwoju kosmonauty ki tezę, że człowiek może nie tylko żyć, lecz również pracować w tych warunkach. Wyjście A. Leonowa w otwar­tą przestrzeń kosmiczną i ręczne sterowanie statkiem kosmicznym SOJUZ-3 przez H. Bie- regawoja zapoczątkowały etap trzeci — aktyw­ną działalność człowieka w Kosmosie. Jest to jeden z podstawowych warunków opanowania przestrzeni kosmicznej. Trzeba bowiem znać za­kres możliwości wykonywania przez człowie­ka różnych działań celowych. Kosmonautom stawia się wysokie wymagania pod względem zdolności przechodzenia od jednego rodzaju czynności do innych oraz działania w sytuacji nieoczekiwanej. Ocena przydatności do pracy w warunkach lotu kosmicznego powinna uwzględniać psychofizjologiczne , właściwości kandydatów (szybkość reakcji, rodzaj pamięci, koordynację psychomotoryczną), a także umie­jętność podejmowania trafnych decyzji w sy­

tuacjach złożonych. Należy przy tym pamiętać, że wyniki pracy kosmonauty zależą nie tylko od umiejętności profesjonalnych, lecz także od przygotowania psychologicznego do działania w warunkach ekstremalnych.

• Funkcjonowanie człowieka w Kosmosie po­ciąga za sobą konieczność poznania mechaniz­mów działania zmysłów w środowisku odmien­nym niż to, w którym kształtowały się ich 'funkcje nie tylko w ontogenezie, lecz również w filogenezie. Jak np.. wykazują dotychczaso­we doświadczenia kosmonautów, w stanie nie­ważkości zmysły (poza wzrokiem) przestają prawidłowo funkcjonować, co nie może pozo­stać bez wpływu na zdolność do pracy. Stąd też wszelkie badania eksperymentalne dotyczą­ce funkcjonowania zmysłów w warunkach kos­micznych, a zwłaszcza doświadczenia kosmo­nautów zmierzające do wyjaśnienia wielu me­chanizmów zachowania się człowieka, mają du­żą wartość poznawczą.

Już relacje pierwszych kosmonautów (np. Gagarina i załóg biorących udział w programie APOLLO 7—11) świadczą, że nie odczuwali oni ciężaru różnych przedmiotów i odzieży, byli więc pozbawieni bodźców dotykowych, co okre­ślali jako doznanie przykre. Doświadczenia Ti- towa zwróciły uwagę na jeszcze jedno zjawi­sko. Otóż w pierwszych minutach przebywania w stanie nieważkości miał wrażenie, że zwisa „głową w dół”. Trwało to około 1,5 min. Po­dobne odczucia mieli i inni kosmonauci, np. A. Nikołajew,.P> Popowicz i B. Jegorow. Więk­szość astronautów amerykańskich uczestniczą­cych w programach GEMINI i APOLLO dozna­wała w okresie przechodzenia do stanu nieważ­kości uczucia ciężaru w głowie podobnego do tego, jakie ma człowiek na Ziemi wiszący gło­wą w dół. Zjawisko to trwało krótko i nie mia­ło istotńego wpływu na orientację przestrzenną.

Obserwowano też w stanie riieważkości zmiany apetytu przejawiające się jako „zachcianki” lub uczucie głodu mimo spożycia posiłku.

Subiektywnie kosmonauci nie odczuwali spe^f cjalnych zmian w funkcjonowaniu zmysłu wzroku, a ogólnie stwierdzono polepszenie ostrości widzenia w stanie nieważkości. Uczest­nicy kolejnych wypraw dobrze rozpoznawali rzeki, jeziora, drogi, mosty, samochody, a na­wet grupy ludzi. W nocy dostrzegali główne ulice miast. We wszystkich swoich relacjach kosmonauci mówili o odbieraniu szerokiej gamy kolorów, chociaż w opisach tych zaznaczyły się różnice indywidualne. Gagarin stwierdził na przykład, że gwiazdy są otoczone błękitną aure­olą, Bielajew mówił o aureoli ezerwonej, zaś Glen w ogóle takiej aureoli nie widział. Po­dobne różnice indywidualne występowały przy obserwacji aureoli wokół Ziemi i Księżyca. Tak więc rozróżnianie barw na Ziemi i w Kosmosie nie jest procesem identycznym.

Analizując przytoczone wyżej dane można stwierdzić, że sfera doświadczeń zmysłowych człowieka zmienia się pod wpływem komple­ksowego działania czynników lotu kosmicznego. Istnieje ponadto wiele danych eksperymental­nych, które wyjaśniają wpływ poszczególnych czynników lotu kosmicznego na zmysły czło­wieka (np. przeciążenia, wibracje itp.).

Badania eksperymentalne prowadzone w wa* runkach ziemskich, tzn. w specjalnych windach, na huśtawkach, w urządzeniach typu „rzymska wieża”, w samolotach odrzutowych (wspomnia­ny już lot według paraboli Keplera) dotyczyły krótkotrwałego działania nieważkości. Stwier­dzono, że niektóre osoby w momencie przecho­dzenia od przeciążeń do stanu nieważkości do­znawały złudzeń, że np. spadają, przewracają się itp. Złudzenia te znikały po 12—15 powtó­rzeniach eksperymentu. Stwierdzono również

dość znaczne różnice indywidualne w adaptacji do stanu nieważkości. Niektóre osoby osiągały względną adaptację po 20—30 próbach. Stwier­dzono również, że niektóre osoby w stanie nie­ważkości miały złudzenia wzrokowe przy roz­poznawaniu różnych figur. Jedni np. przece­niali rozmiary figury, inni widzieli ją w ru­chu, a jeszcze inni — w odmiennym niż rze­czywisty kształcie lub widzieli wokół niej fio­letową aureolę. Iluzje te pojawiały się zwykle w pierwszych sekundach trwania stanu nie­ważkości. Zaobserwowano również zmianę ostrości i głębi widzenia oraz wrażliwości na niektóre barwy. Stwierdzono również, że w sta­nie nieważkości niełatwo jest utrzymać właści­wą koordynację wzrokowo-ruchową, co np. przejawia się w trudności pisania (trafianie rę­ką do celu). Można to wyjaśnić m.in. obniże­niem się napięcia mięśni, co potwierdzają dane z badań ich bioelektrycznej aktywności. Trud­ności te mogą być również spowodowane zmia­ną schematu działania i koniecznością modyfi­kacji zakresu czynności manualnych. Stwier­dzono też, że wisizelkie zaburzenia sfery czu­ciowej zmniejszają się lub zanikają w stanie nieważkości, jeśli kosmonauci na miejscach roboczych (np. w fotelach) są przytwierdzeni za pomocą uchwytów, pasów itp.

Z innych czynników lotu kosmicznego dzia­łających niekorzystnie na zmysły należy wy­mienić szum, który trwa przez cały czas lotu jako efekt wtórny pracy różnych agregatów i urządzeń, W długotrwałym locie kosmicznym jest to niewątpliwie uciążliwe. Wpływ szumu objawia się nie tylko obniżeniem Wrażliwości analizatora słuchowego (tzw. habituacja) lub in­nymi zaburzeniami, lecz również zmianą stanu funkcjonalnego układu nerwowego (zmęczenie). Występują wtedy: dźwięczenie w uszach, apa­tia, bóle głowy, utrata apetytu itp. Szum dzia­

ła także na jakość widzenia i aparat przedsion­kowy ucha (mogą np. pojawiać się w związku z tym złudzenia, że przedmioty przemieszczają się w przestrzeni). Działanie szumu potęguje się, gdy rozpatruje się jego wpływ łącznie z in­nymi czynnikami lotu kosmicznego, np. izola* cją, hypodynamią, obciążeniem pracą.

Przedmiotem badań jest również działanie wibracji w locie kosmicznym. Stwierdzono, że oprócz jej ujemnego wpływu na sprawność nie­których analizatorów pogarsza się ogólne sa­mopoczucie, narasta zmęczenie (apatia, senność, stany neurasteniczne, przeczulica, którą sygna­lizują uczucie mrowienia, pieczenia itp. oraz bóle głowy).

Współczesna technika kosmiczna stara się osłabiać szkodliwe działanie czynników lotu kosmicznego. Stąd też względne możliwości adaptacyjne do warunków lotu kosmicznego są efektem zarówno wyposażenia genetycznego, jak również działania profilaktycznego związa­nego z doborem i selekcją kandydatów na kos­monautów oraz ze specjalnym treningiem fi­zycznym i psychicznym.

Operator traktowany przez psychologię inży­nieryjną jako ważne ogniwo w układzie „czło­wiek—maszyna”, może być rozpatrywany jako organizm składający się z trzech podsystemów: 1) receptorów (organy czucia) głównie wzroko­wych i słuchowych; 2) centralnego układu ner­wowego; 3) efektorów (głównie mięśni rąk i nóg). Posługując się językiem technicznym można powiedzieć, że organizm człowieka cha­rakteryzuje się „wejściem” (receptory) i „wyj­ściem” (efektory). Badania psychologii inży­nieryjnej dotyczą głównie tych dwóch aspek­tów, pomijają natomiast często skomplikowane procesy dziejące się w centralnym układzie nerwowym, traktując je na zasadzie „czarnej skrzynki”. Problemami tymi szczegółowo zaj­

mują się neuropsychologia (wyjaśnianie natury impulsów nerwowych), psychologia myślenia (badająca psychologiczne mechanizmy czynno­ści myślenia) i teoria informacji (rozpatrująca .myślenie na poziomie elementarnych procesów informacyjnych). Tak więc w terminologii neu- ropsychologicznej, psychologicznej lub cyber­netycznej opisuje,się w literaturze przedmiotu różnorodne funkcje operatora, które sprowadza się zwykle do odebrania i retransmisji infor­macji, jej analizy, podjęcia decyzji, programo­wania czynności wykonawczych, kontrolowania pracy urządzeń technicznych oraz wykonani^ określonych czynności będących logiczną kon­sekwencją poprzednich etapów. Stąd też ocena działalności operatora sprowadza się do szyb­kości i trafności percepcji, przetwarzania infor­macji, a także szybkości i skuteczności czyn­ności wykonawczych.

Oprócz dynamicznych charakterystyk opera­tora psychologia ogólna zwraca uwagę na sta­tyczne (reaktywne) cechy człowieka, które z jednej strony zależą od intensywności proce­sów nerwowych (właściwość systemu nerwowe­go człowieka), a z drugiej *— od siły i rodzaju bodźców. Wyrażają to dobitnie różne czasy la-

tencji (utajenia) reakcji sensomotorycznej róż-» norodnych bodźców, które podajemy w tal). 14, gdzie średnie prźedziały wartości zostały usta­lone na podstawie prac eksperymentalnych wie­lu'autorów.

Kosmonauta uzyskuje 80 do 90% wszystkich informacji za pomocą wzroku, rozróżniając kształty, światło, kolor i ruch. Obszar, który widzi człowiek, gdy patrzy prosto na punkt fiksacji, nazywa się polem widzenia. Obszar widziany pod kątem do 3°, przylegający bezpo­średnio do punktu fiksacji, jest przestrzenią widzenia centralnego. Ostrość wzroku przy pa­trzeniu pod kątem 10° jest dziesięć razy mniej- ■ sza niż przy widzeniu centralnym. Z tego wy­nika, że wszystkie najważniejsze przyrządy statku kosmicznego powinny być umieszczone w centrum pola widzenia.

Siatkówka oka jest czuła na zmianę inten­sywności światła. Jej prawidłowe funkcjonowa­nie zależy od wielu czynników, takich jak: czas działania bodźców świetlnych, fizyczny stan oka, charakter bodźca (np. intensywność i kolor światła, rozmiary i typ postrzeganego przed­miotu itp.). Bardzo ważnym problemem dla wi­dzenia kosmonauty jest adaptacja oczu do zmian poziomu oświetlenia.-Przebiega ona sto­sunkowo szybko w ciągu 6—8 minut. Dla skró­cenia czasu jej trwania stosuje się specjalne •kulary. (Pomijamy tu omawianie psychofizjo­logii innych zmysłów, gdyż ich udział w stanie nieważkości w porównaniu ze wzrokiem jest nikły).

Niektóre czynniki działające podczas lotu po­jazdem kosmicznym człowiek poznał jeszcze przed wystrzeleniem pierwszego statku w Kos­mos. Samoloty ponaddźwiękowe osiągały już wtedy taką wysokość, którą, ze względu na spadek ciśnienia i uczucie odosobnienia, można było uznać za „kosmiczną”. Dane eksperymen­

talne, jakimś dzięki temu dysponowała medy­cyna i psychologia lotnicza, pozwoliły przewi­dywać, że pilot-kosmonauta będzie mógł podjąć działania operacyjne na statku kosmicznym. Przy pierwszych lotach nie zajmowano się tym jednak, ponieważ kosmonaucie przypadała po­czątkowo rola półpasywńa, a dopiero w trakcie kolejnych wypraw zaczęła przybierać charakter coraz bardziej aktywny. I wtedy okazało się, że funkcjonalne możliwości człowieka są duże. Warto więc przytoczyć przynajmniej najogól­niejszą charakterystykę działalności kosmonau­ty.

Jak już kilkakrotnie wspominaliśmy ;— naj­ważniejszy dla kosmonauty, jest analizator wzrokowy, z którym są związane następujące czynności:

— obserwacja urządzeń wskazujących prze­strzenne położenie statku kosmicznego,

— obserwacja powierzchni Ziemi w celu ustalenia pozycji statku w stosunku do Ziemi,

— obserwacja otaczającej przestrzeni kos­micznej w celu określenia pozycji jednego stat­ku w stosunku do innych,

¡Sfef nawigacja według gwiazd i obserwacje astronomiczne,

— obserwacje zewnętrznych przejawów pra­widłowego lub nieprawidłowego funkcjonowa­nia statku. Od czasu do czasu kosmonauta sprawdza wzrokowo różne wskaźniki przyrzą­dów. Pamiętając, iż pojęcia „góra-dół” w stanie nieważkości nie mają znaczenia, musi on jed­nak podczas obserwacji przyrządów oznaczyć górę i dół w stosunku do pulpitu sterowniczego, by nie pomylić wskazań przyrządów. .

Co się tyczy słuchu, to najlepiej docierający­mi do kosmonauty sygnałami są te dźwięki, które mają charakter przerywany lub szybko zmieniają swoje charakterystyki. Kosmonauci kontrolują słuohem pracę urządzeń mechanicz-

M

nych, pneumatycznych i pirotechnicznych. Po­nadto system sygnalizacji dźwiękowej służy bu­dzeniu kosmonautów i uprzedza o sytuacjach awaryjnych.

Przy określaniu roli człowieka w lotach kos~^r; micznych stosowano zwykle dwa pochodne mo­dele oparte bądź na teorii informacji, bądź na teorii decyzji. Obie te teorie starają się opisać złożoną działalność- człowieka za pomocą pros­tych mechanicystycznych terminów. Liczni au­torzy, zwłaszcza psychologowie, wykazują nie­doskonałość tych teorii przy opisie procesu po­dejmowania decyzji. Proponują więc alterna»-! tywną „psychologiczną teorię decyzji”.

W latach pięćdziesiątych i sześćdziesiątych prowadzono liczne badania, które wykazały, że roía człowieka w obsługiwaniu różnych elektro­nicznych i technicznych systemów statku kos­micznego jest uzasadniona z ekonomicznego punktu widzenia. Mimo szybkiego rozwoju technicznego urządzeń. kosmicznych koncepcje udziału człowieka w badaniach przestrzeni kos­micznej zmieniły się radykalnie na jego korzyść w porównaniu z koncepcjami pierwotnymi, któ­re preferowały automaty. Stwierdzono bowiem, że udział człowieka w locie kosmicznym zwięk­sza istotnie niezawodność misji.

Ograniczona liczba członków załogi statku kosmicznego zarówno w znaczeniu ilościowym, jak i profesjonalnym, nakłada na każdego kos­monautę znaczną ilość obowiązków. W Związku z tym systemy wskaźników i urządzeń stero­wania powinny być możliwie najbardziej syn­tetyczne. Ponadto ważną sprawą jest racjonal­ny podział funkcji między poszczególnych członków załogi oraz automatyczne urządzenia sterowania i kontroli. Problem ten może być rozpatrywany z trzech punktów widzenia:

— podziału funkcji między „Ziemię” i statek kosmiczny,

■— podziału funkcji między automatyczne sy­stemy pokładowe i załogę statku kosmicznego,

— podziału funkcji między poszczególnych członków załogi.

Organizacja pracy kosmonautów zależy m.in. od zadań misji oraz gabarytów pomieszczeń ro­boczych statku kosmicznego lub stacji orbital­nej. Orientacyjny podział pracy między po­szczególnych członków załogi na trasie Zie­mia—Wenus—Mars—Ziemia przedstawiono w tabeli 15. W czasie lotu na trasie Ziemia—We­nus na każdego członka załogi przypada 844 godziny robocze, zaś na trasie Wenus—Mars i Mars—Ziemia — odpowiednio — 1457 i 1150 godzin roboczych. Należy prży tym zwrócić uwagę na stosunkowo liczną załogę, w której określone miejsce w zespole badawczym zajmu­je psycholog.

Ważnym problemem przy organizacji pracy kosmonautów jest uwzględnianie złożonych i względnie stałych stereotypów fizjologicznych i psychologicznych, które powstały i utrwaliły się w warunkach życia i pracy na Ziemi. Czło­wiek ma np. ukształtowane rytmy związane z cyklicznością niektórych czynników środo­wiska zewnętrznego (tzw. zegary biologiczne). Mają dla niego również znaczenie tzw. synchro­nizatory cywilizacyjne, które poza zjawiskami czysto fizycznymi (wschód i zachód Słońca, gwiezdne niebo, fazy Księżyca, pory roku itp.) decydują o pracy lub wypoczynku. Szczegółowe problemy związane z rytmami biologicznymi są przedmiotem zainteresowań stosunkowo nowej dyscypliny zwanej chronobiologią, której po­święciliśmy cały rozdział.

Jedną z najważniejszych funkcji kosmonau­tów jest przygotowanie do wyjścia póza statek kosmiczny. Wiąże się to bowiem z wieloma trudnymi zadaniami, takimi jak: rozhermetyzo- wanie kabiny, co stanowi potencjalne zagrożę-

nie, założenie specjalnych kombinezonów, co w stanie nieważkości nie jest czynnością zbyt łatwą itp. Ilustracją stopnia trudności tych dzia­łań może być wyjście załogi GEMINI, której nie udało się wykonać wszystkich zaplanowa­nych czynności. Wynikało to z niedoskonałości .treningu.

"Kosmonauci i selenonauei Stwierdzili, że przebywanie człowieka w otwartej przestrzeni kosmicznej jest przeżyciem przyjemnym. Mimo iż jedynym nośnikiem informacji jest tam wzrok, kosmonauci na ogół nie doznawali żad­nych iluzji, choć prawie każdy z nich miewał różne złudzenia wzrokowe wewnątrz statku kosmicznego.

Prźebywanie na Księżycu, gdzie występuje zmniejszona grawitacja, jest z jednej strony przyjemne, a z drugiej — sprawia wiele trud­ności związanych nie tylko z poruszaniem się po jego powierzchni, lecz także z wykonywa­niem szeregu precyzyjnych czynności badaw­czych. Należy bowiem pamiętać, że selenonauei mieli do wykonania szereg zadań i wyposażeni byli w wiele przedmiotów i przenośnych urzą­dzeń (rys. 53). Przedmioty te, które w warun­kach ciążenia ziemskiego są łatwe do przenosze­nia, w warunkach księżycowych, jako kilka­krotnie lżejsze, sprawiają wiele trudności, gdy chce się nimi precyzyjnie manipulować. W wa­runkach deficytu czasu grozi to niewykonaniem zaplanowanego programu badawczego. Przygo­towanie do takiej akcji wymaga więc odpowied­niego i żmudnego treningu. Początkowo seleno- nauci trenują bez skafandrów, wypełniając szereg zadań ze wszystkimi przedmiotami, któ­rymi będą się posługiwać na powierzchni Księ­życa i stopniowo przybliżając się do warunków księżycowych z punktu widzenia przebiegu wy­konywanych zadań i planowania czasu. Końco­we przygotowanie odbywa się już w skafan-

drach, z pełnym obciążeniem i z przestrzega­niem grafiku kolejno wykonywanych czynności. Mimo tak rzetelnego treningu okazało się, że w realnych warunkach księżycowych seleno- nauci zużywali na wykonanie analogicznych czynności prawie 30% czasu więcej niż przewi­dywały precyzyjnie opracowane grafiki. Wią­zało się to głównie z przedłużeniem trwania

każdego ruchu w zmienionych warunkach gra­witacji.

Przebywanie astronautów i kosmonautów w otwartym Kosmosie dowodzi, że działanie czło­wieka zarówno w warunkach, zmienionej gra­witacji, jak i całkowitej nieważkości jest możli­we, o czym świadczą stosunkowo precyzyjnie wykonywane operacje techniczne i badawcze poza statkiem kosmicznym. Jednakże pozostaje nadal Otwarty niezmiernie interesujący problem zmiany struktury działania w warunkach nie­ważkości. Wymaga oń dalszych szczegółowych badań psychologicznych. Wiedza na ten temat jest niezbędna dla przyszłych lotów międzypla­netarnych, w których istotnym problemem bę­dzie konieczność adaptacji do zmieniających się zależnie od etapów lotu warunków życia i pra­cy (np. pełna grawitacja, zmniejszona grawi­tacją, stan nieważkości itp.). g

Stres emocjonalny lotu kosmicznego

Mimo iż na obecnym etapie rozwoju kosmo- nautyki wiadomo już, że człowiek jest w sta­nie wykonać liczne zadania w warunkach lotu kosmicznego, pracę kosmonautów określa się jako szczególny przypadek funkcjonowania w sytuacjach trudnych, charakteryzujących się głównie nowością i złożonymi zadaniami. Lot kosmiczny wymaga dużej aktywności psychicz­nej, zwiększonej gotowości do reagowania na sytuacje nieoczekiwane, zdolności do tolerowa­nia takich czynników, jak przeciążenia, nieważ­kość i izolacja, a także — określonego systemu poznawczego, nawyków i umiejętności profesjo­nalnych, odpowiedniego poziomu motywacji i. odpowiedniej struktury osobowości. Kosmo­nauta, który jest zdolny sprostać powyższym wymaganiom, nazywany bywa odpornym na

sytuacje trudne. Jedną z ważnych cech jest od- ' porność na sytuacje awaryjne oceniane na pod- ^! stawie rodzaju i siły emocji w: 1) sytuacji zna- ^ nej wcześniej, lecz pojawiającej Się meoczeki-l wanie; 2) sytuacji nie znanej i pojawiającej się | w wyniku nieoczekiwanej awarii; 3) sytuacji, w której występuje zagrożenie zdrowia lub ży*A^v cia.

Przy opracowywaniu kryteriów oceny odpór- , ności na sytuacje trudne należy uwzględniać czas wykrycia zagrożenia, naturę i trafność | podjętej decyzji, trafność prognozowania roz­woju tej sytuacji i skuteczność działań zmierza­jących do lokalizacji i opanowania sytuacji trudnej (np. wykrycie i likwidacja awarii).

Lot kosmiczny dostarcza licznych okazji do pojawiania się emocji pozytywnych i negatyw­nych. Związane jest to przede wszystkim z wy­sokim poziomem motywacji kosmonauty w dziedzinie powierzonych mu zadań, która sprzy­ja pojawieniu się napięcia emocjonalnego. Rów­nocześnie lot kosmiczny zawiera elementy nie­określoności pragmatycznej, nowości, koniecz­ności przyjmowania alternatywnych rozwiązań, a więc czynniki również istotne dla powstawa­nia stanów emocjonalnych. Znane są w psycho­logii zależności między efektywnością działania i stopniem napięcia emocjonalnego, które sfor­mułowane zostały w dwa ogólne prawa Yakesa- -Dodsona. Mówią one, najogólniej rzecz ujmu­jąc, ze każde działanie wymaga optymalnego poziomu napięcia emocjonalnego, przy którym jest najskuteczniejsze. Zarówno narastanie na­pięcia emocjonalnego, jak i jego spadek powo­dują pogorszenie efektów działania. Ponadto zmienną modyfikującą te zależności jest sam stopień trudności wykonywanego zadania. W związku z ilościowymi charakterystykami napięcia duże znaczenie odgrywa to, czy emocja ma charakter pozytywny, czy negatywny, a tak­

że natura motywacji, w wyniku której pojawia się napięcie emocjonalne określonej intensyw­ności.. W psychologii mniej są znane zależności między skutecznością działania i jakościową stroną emocji. Można jednakże zaryzykować twierdzenie, że najbardziej produktywne są emocje pozytywne towarzyszące sytuacji, w któ­rej zadanie ma charakter twórczy i niepospo­lity.

Przeciwieństwem optymalnego poziomu akty­wacji są poziomy zbyt niski i zbyt wysoki, któ­re wpływają ujemnie na sprawność działania. Trzeba tu powiedzieć, że są one najbardziej ty­powe dla lotu kosmicznego* bowiem wiążą się z działaniem różnych czynników lotu, takich, jak: przeciążenia, wibracje, nieważkość, mono­tonia, izolacja, zagrożenie, nowość, ryzyko, od­powiedzialność, ciekawość itp. Są np. wszelkie dane, by przypuszczać, iż zmęczenie A. Sche- perta i E. Michella po zakończeniu desantu księżycowego z APOLLO-14 było spowodowane nie tylko obciążeniem fizycznym, lecz również długotrwałym napięciem emocjonalnym. Wia­domo już było wcześniej z medycyny lotniczej, że jeśli człowiek dobrze znosi na wirówce prze­ciążenia 6 g, to w realnym locie, gdzie dołącza­ją się właśnie czynniki emocjonalne, może on znieść tylko np. 4 g. Stąd też dane na temat wpływu stresu emocjonalnego kosmonautów w realnym locie kosmicznym, charakteryzują­cym się ekstremalnością panujących tam wa­runków, mają nie tylko wartość poznawczą, lecz także profilaktyczną.

Czynniki stresowe lotu kosmicznego

Zgodnie z twierdzeniami teorii motywacji wiadomo, że istnieje zależność między jej po­ziomem a sprawnością działania i stopniem

trudności zadania. Dlatego jedną z Ważniej»- szych cech, jakie powinien mieć kosmonauta, I jest odporność emocjonalna na sytuacje, w któ-1 rych poziom motywacji jest wysoki, a taką sy-l tuację stwarza lot kosmiczny. Przykładem I umiejętności zachowania zimnej krwi może być-I zachowanie Lowella i współpracowników pod- czas awarii na statku APOLLO-13, Leonowa I podczas pierwszego w dziejach ludzkości wyj*- J ścia w otwartą przestrzeń kosmiczną, a także 1 Bielajewa podczas ręcznego sterowania WO- 1 SCHODEM-2 w trakcie lądowania. Można są- j dzić, iż w podanych wypadkach przyspieszenie i tętna i pojawienie się tzw. rytmu theta w EEG, oprócz realnego'zagrożenia życia, byłoi spowó- ;| dowane czynnikiem motywacyjnym, a miano- J wicie historycznym znaczeniem wykonywanego « lotu lub jęgo fazy. Odpowiedzialność, chęć spro­stania ważnym społecznie celom są rozwinięte u człowieka tak silnie (głównie u osób z nasta- wiemem prospołecznymi), że wywołują napięcie emocjonalne nawet wtedy, gdy nie występuje zagrożenie życia. Tak np. podczas wyładowy- wania pojazdu księżycowego oraz w początko­wej fazie jego poruszania się po Księżycu czę­stotliwość tętna u ludzi odpowiedzialnych za eksperyment w naziemnym centrum dowodze­nia osiągała wartość 130—135/min.

W genezie stanów emocjonalnych dużą rolę ] odgrywają również motywy związane i podzia­łem roli wśród członków załogi, traktowanej przez psychologów jako minisystem społeczny. Ważne jest to szczególnie w tych wypadkach, gdzie rola lidera przechodzi na poszczególnych członków załogi, jak np. w czasie lotu statku WOSCHOD-2, gdy w otwartą przestrzeń kos­miczną wychodził drugi kosmonauta. Pełniona rola lidera grupy powoduje dodatkowe obciąże­nie emocjonalne, o czym może świadczyć ope­racja wyjścia kosmonautów w przestrzeń kos-

.miczną. Na siedem minut przed otwarciem luku prowadzącego na zewnątrz statku Leonow miał częstotliwość • tętnat w granicach 87—9O/min. (podobne wartości miał w czasie treningu przed lotem). Jednakże w momencie otwarcia luku wysokość tętna wzrosła radykalnie^ osiągając 147—162/min. Per powrocie do- statku kosmicz­nego, w ciągu pierwszej minuty wartość ta zmalała do 138/min„ w ciągu drugiej minuty —- do 117/min., zaś po 4 min. osiągnęła już poziom wyjściowy, tzn. 9l/min. Charakterystyczne jed­nak 'jest to, że napięcie emocjonalne towarzy­szyło również Biela jewowi, który nie wychodził w otwartą przestrzeń kosmiczną, ale jako do­wódca grupy był odpowiedzialny za powodzenie tego zadania. Najwyższą wartość tętna Bielajew miał. na 7—10 minut przed otwarciem luku wyjścia kosmicznego. Po wyjściu LeonOwa w otwartą przestrzeń kosmiczną tętno Bielajewa malało, mimo iż kierował on nadal poczynania-* mi kolegi i ubezpieczał go. Po powrocie Leono- wa do statku tętno Bielajewa osiągnęło wartość wyjściową, tzn. 94/min.

Jak wynika z powyższych przykładów, trud- ne sytuacje i stopień ryzyka powodowały pra­wie jednakowe napięcie emocjonalne. Ponadto* co, jest ważne z punktu widzenia badawczego* reakcje te zostały zarejestrowane obiektywnie i przyjęte jako wskaźnik wielkości stresu emo­cjonalnego w locie kosmiczriym. .¹

Liczne badania wykazują spadek napięcia emocjonalnego wtedy, gdy stereotypy działania funkcjonują prawidłowo, natomiast wzrost tego napięcia w wypadku konieczności zmiany ste­reotypów w locie kosmicznym. Pojawia się ono nawet wtedy, gdy działanie kosmonauty prze­biega zgodnie z programem i gdy praktycznie nie ma zagrożenia. Znane jest to jako zjawisko związane z tzw. oczekiwaniem. Doskonałą jego ilustracją może być nasilenie się akcji serca do

130/min. u Bormana przed wejściem na orbitę księżycową lub tętno 156/min. u Armstronga w momencie lądowania na Księżycu (przy jego normie 77/min). Charakterystycznym wskaźni­kiem stresu oczekiwania jest napięcie emocjo­nalne rejestrowane na 5 minut przed startem w Kosmos. Średnio u kosmonautów, którzy startowali pojedynczo (np. Gagarin, Titow, Ni- kołajew, Popowicz), częstotliwość tętna na 5 minut przed startem zwiększała się o 84% w stosunku do wartości wyjściowej, zaś w zało­gach wieloosobowych — tylko o 34%.

Istnieją interesujące dane na temat obniżania się napięcia emocjonalnego, gdy sytuacja staje się łatwiejsza do określenia., Przykładem może tu być odbywający się kolejno start statków kosmicznych SOJUZ-6, 7 i 8. Wszyscy członko­wie załogi (7 osób) byli jednakowo przygotowa­ni, mieli wykonywać jednakowe zadania i w jednakowych warunkach. Różnica polegała na tym, że załoga statku SOJUZ-8 brała już raz udział w locie kosmicznym. Okazało się, że za­łoga tego statku, mająca doświadczenie z ana­logicznego lotu, zareagowała mniejsz.ą inten­sywnością napięcia emocjonalnego mierzonego tętnem w porównaniu z załogami statków SO­JUZ-6 i 7. Podobnie w locie załogi z pierwszym polskim kosmonautą duże opanowanie i spokój kosmonauty radzieckiego Klimuka tłumaczone były przez Hermaszewskiego jako skutek do­świadczenia nabytego w czasie poprzednich lo­tów kosmicznych.

Obiektywne symptomy stresu emocjonalnego uwidoczniają się jeszcze wyraźniej w trakcie wykonywania złożonych zadań kosmicznych, którym towarzyszy .duże prawdopodobieństwo ryzyka. Tak np. w momencie wystąpienia kom­plikacji z członem księżycowym na statku APOLLO-IO u astronauty Sernana częstotliwość tętna wzrosła do 129/min. Załodze statku

^>APOLLO-12 w momencie awarii w czasie star­tu tętno wzrosło do 140/min., podczas gdy przed startem wynosiło 80—90/min. <:'•*

I Stan nieważkości może być przykładem nier specyficznej adaptacji człowieka do zmieniają­cego się radykalnie środowiska. Jeszcze niedaw­no' przeświadczenie, że organizm człowieka po­radzi sobie z nieważkością, nie było powszech­nej- ponieważ w rozwoju ludzkości, poza na- miastkami „nieważkości” (np. pływanie, skoki z. wysokości ltp ), nikt nie miał w tej dziedzinie żadnych doświadczeń.

Opierając się na doświadczeniach kosmicz­nych zwrócimy uwagę tylko na psychologiczne aspekty funkcjonowania człowieka w - stanie nieważkości. Okazuje się bowiem, że nie można prowadzić analizy zachowania się człowieka li tylko w kategoriach braku sił grawitacyjnych. Mamy tu do czynienia ze złożonym zjawiskiem zaburzenia anal\zy przestrzennej, na którą skła­dają się zwykle zmiany w czynności narządu równowagi, obniżenie recepcji korowej i ^!tzw-. czucia głębokiego. ’ .

Rozpatrując reakcje człowieka na stan nie­ważkości badane w warunkach ziemskich, moż­na z grubsza podzielić ludzi na dwie grupy.v Po pierwszej należą ci, którzy w momencie prze­chodzenia ze stanu przeciążeń do nieważkości odczuwają najpierw strachi i uczucie spadania, a wkrótce potem osiągają stan euforii. U więk­szości osób objawy te znikają po odbyciu od 5 do 20 kolejnych treningów. Jednakże, jak wyr kazało doświadczenie, ludzie ci są podatni na zaburzenia funkcji wzrokowych. Zmiana stanów emocjonalnych w czasie przebywania.w stanie nieważkości jest wielce interesująca z psycho­logicznego punktu widzenia. Pojawienie się strachu na początku działania nieważkości moż­na wiązać z wrodzonym mechanizmem obron­nym, jaki obserwuje się u małych dzieci przy

zachwianiu równowagi. Emocje radości mają bardziej złożony mechanizm, który wiąże się najprawdopodobniej z rozbieżnością między pierwotnym doświadczeniem w warunkach ziemskich (związanym np. z upadkiem, spada­niem, topieniem się, a więc z zagrożeniem) a zachowaniem się w realnych warunkach nie­ważkości („mimo spadania nic mi się nie stało, a samo pływanie w przestrzeni wywołuje ra­dość”).

Do drugiej grupy można zaliczyć osoby, które nie doznają opisanych powyżej odczuć, pojawia­ją się u nich natomiast przestrzenne złudzenia (np. odwróconego lotu, położenia na boku itp.), którym towarzyszą objawy choroby lokomocyj- nej. Zaobserwował je u siebie np. Herman Ti- tow. Doznania te znikają zwykle dopiero pó 40—50 próbach treningowych w stanie nieważ­kości.

Przytoczone dane świadczą wymownie o du­żej plastyczności i kompensacyjnych możliwoś­ciach centralnego systemu nerwowego. Istnieją jednak również ludzie, u których w procesie selekcyjnym nie stwierdzono w ogóle względ­nej adaptacji do stanu nieważkości. Różnice in­dywidualne są tu niezmiernie trudne do progra­mowania w warunkach ziemskich (np. jedno­razowe symulowanie nieważkości na samolotach wg krzywej Keplera trwa zaledwie 30—60 sek.).

Większość kosmonautów i astronautów oce­nia stan nieważkości w kategoriach odczuć przyjemnych. Podobnie oceniali selenonauci wa­runki zmniejszonej grawitacji na Księżycu („człowiek czuje się przyjemniej niż na Ziemi”). Nie znaczy to jednak, że w ciągu nawet kilku miesięcy przebywania w nieważkości następuje adaptacja. Dlatego też funkcjonowanie w nie­ważkości jest nadal podstawowym problemem medycyny i psychologii kosmicznej. Odrębnym ważnym problemem jest sprana ponownego

172

mm

przystosowania do warunków działania grawi­tacji po długim przebywaniu w stanie nieważ­kości (np. w przyszłych lotacłi międzyplanetar­nych readaptacja będzie kilkakrotna: grawita­cja ziemska—nieważkość—większa lub mniej­sza grawitacja innej planety—nieważkość—gra­witacja ziemska).

Problemy ograniczonego dopływu bodźców zmysłowych (tzw. deprywacji sensorycznej) by­ły przedmiotem licznych badań eksperymental­nych na długo przed wyprawą pierwszego człowieka w Kosmos. Badania szkoły pawło- wowskiej wykazały, że po wykluczeniu u zwie­rząt głównych analizatorów czuciowych obniża się u nich tonus kory mózgowej powodując za­sypianie. Na tej podstawie starano się przewi­dywać zachowania człowieka. Jednakże już pierwsze eksperymenty na ludziach wykazały objawy przeciwne, do wyżej opisanych. Stwier­dzono bowiem, że podstawowym skutkiem po­zbawienia bodźców było pojawienie się napięcia emocjonalnego. Okazało się^ że tak jak do nor­malnego funkcjonowania fizycznego potrzebny jest człowiekowi pokarm, do prawidłowego funkcjonowania psychicznego potrzebna jest odpowiednia ilość bodźców płynących z otocze­nia. Stąd też, przez analogię, sytuację depry­wacji sensorycznej nazwano „głodem zmysłów”. Sztuczne środowisko pracy i życia, jakim jest niewątpliwie kabina statku kosmicznego, ogra­nicza znacznie dopływ odpowiedniej ilości po­budzeń powodując ów „głód zmysłów”.

Z wielu badań wynika, że ograniczenie bodź­ców powoduje zaburzenia psychiczne, zmniej­szające pośrednio sprawność funkcjonowania kosmonauty. Stąd też psychologia kosmiczna zainteresowana jest nie tylko opisem takich za­burzeń, lecz przede wszystkim wyjaśnieniem mechanizmów psychofizjologicznych 'i psycho- profilaktyką.

Z psychologii emocji wynika, że pobudzenie emocjonalne jest podstawowym warunkiem zdolności kosmonauty do pracy, jednakże nad­mierne napięcie emocjonalne towarzyszące stre­sowi może stać się przyczyną zaburzenia struk-. tury działania. Pojawił się więc w psychologii kosmicznej ważny problem odporności emocjo­nalnej kosmonautów, którą można rozpatrywać jako względnie stałą dyspozycję bądź jako umiejętność samokontroli. Z przeglądu prac na ten temat można wnioskować, że do pierwszego poglądu skłaniają się psychologowie amerykań­scy, zaś do drugiego — radzieccy. Znajduje to swój wyraz w przywiązywaniu większej wagi do problemów doboru i selekcji kosmonautów pod względem osobowości przez psychologów amerykańskich, zaś przez psychologów radziec­kich — do problemów przygotowania zawodo­wego i treningu.

Nie wchodząc w polemikę z obu poglądami, które nie są przeciwstawne, lecz komplemen­tarne, zwrócimy tylko uwagę na niektóre spo­soby kontroli emocji u kosmonautów. Progno­zowanie odporności na stres lub odporności emocjonalnej nastręcza wiele trudności nie tyl­ko w wypadku kosmonautów. Najczęściej wnio­skuje się o'tym na podstawie szeregu wskaźni­ków fizjologicznych lub elektrofizjologicznych w stresowej sytuacji zadaniowej (eksperyment, symulator, imitator lotu kosmicznego). Stwier­dza się jednakże dość duże różnice osobnicze, co stanowi podstawę wszelkiej selekcji. Inną metodą są badania . psychologiczno-kliniczne mające na celu wychwycenie symptomów nie- zrównoważenia emocjonalnego, traktowanego jako cecha osobowości (badania internistyczne, psychiatryczne, psychologiczne). Ponadto u- względnia się tzw. sylwetkę moralną, preferu­jąc ludzi o nastawieniu prospołecznym, co jest szczególnie ważne przy kompletowaniu człon­

ków załogi. Wreszcie zwraca się uwagę na sto­pień przygotowania teoretycznego (inteligencja ogólna, wiedza specjalistyczna) i praktycznego (sprawność i nawyki zawodowe). Stwierdzono, że uwzględnianie wszystkich wymienionych ele­mentów zwiększa trafność prognozy w zakresie kontroli napięcia emocjonalnego towarzyszące­go sytuacji stresowej w warunkach lotu kos­micznego. Trafność tak ustalonej prognozy sprawdza się w trakcie lotu kosmicznego, gdzie występuje tzw. skojarzone działanie wielu czyn­ników stresowych lotu (fizycznych, psycholo­gicznych, społecznych), rejestrując takie obiek­tywne dane, jak: psychofizjologiczna analiza czynności profesjonalnych, analiza akcji serca, oddechu, czynności bioelektrycznej itp., dalej rr analiza spektrograficzna mowy oraz wszystkich informacji, jakie dochodzą ze statku kosmicz­nego do naziemnego centrum dowodzenia za po­mocą łączności telemetrycznej, radiowej, tele­wizyjnej. Duża zgodność między prognozą i wy­nikami uzyskanymi w trakcie realnego lotu kosmicznego pozwala stosunkowo rzetelnie _kokreślić stopień odporności emocjonalnej na stres. Informacje te są dość istotne dla kandy­datów do powtórnych lotów kosmicznych o du­żym stopniu trudności. Właśnie z tak sprawdzo­nych kosmonautów składa się załoga lotów kos­micznych o dużym stopniu trudności, a przy- najmniej[ jest nim jej dowódca. Ten typ selek­cji pod względem odporności emocjonalnej ma istotne znaczenie zwłaszcza przy kompletowa­niu załogi do długotrwałych lotów kosmicznych. Wchodzimy więc obecnie w nowy etap rozwoju kosmonautyki, w którym loty orbitalne lub po­byt na stacjach orbitalnych będą traktowane jako etap selekcji pod względem odporności emocjonalnej do przyszłych długotrwałych lo­tów międzyplanetarnych.

Jednakże z teoretycznego punktu widzenia psychologia kosmiczna ma jeszcze przed sobą wiele zadań. Należą do nich:

— wyjaśnienie mechanizmów reakcji emocjo-^ nalnych człowieka w zależności od niotywów działania i hierarchii ich wartości,

—* wyjaśnienie złożonej natury wpływu sprawności działania kosmonauty (stopień jego mistrzostwa profesjonalnego, umiejętność po­dejmowania decyzji w nieoczekiwanej sytuacji itp.) na stan emocjonalny. Uwzględnia się tu również działanie zwrotne emocji na charakter i jakość funkcji.

— badania problemów na pograniczu między psychologią małych grup i psychofizjologią emocji, a wśród nich zagadnienie obciążenia emocjonalnego związanego z poczuciem odpo­wiedzialności, zwłaszcza w wypadku lidera gru-

py>

— opracowanie systemu automatycznej oce­ny stanu człowieka w celu prognozowania jego przydatności i jednoczesnego korygowania nie­pożądanych stanów napięcia emocjonalnego. Chodzi tu głównie o bezkontaktowy system obiektywnej rejestracji reakcji emocjonalnych, jak np. spektrograficzna analiza mowy przy wykorzystaniu kanału telewizyjnego, teleme­trycznego itp.

Mimo że ten ostatni postulat brzmi nieco fantastycznie, zwłaszcza gdy mówi się-^O. auto­matycznym sterowaniu stanami emocjonalny­mi, jest on niezwykle ważny, szczególnie w okresie poprzedzającym przygotowywanie się do lotów międzyplanetarnych z załogą ludzką, nie mówiąc już o lotach mięcLzygwiazdowych. Choć te ostatnie są jeszcze dzisiaj utopią, to zdaniem jednego z amerykańskich naukowców z Hughes Research Laboratory w Malibu mogą stać się realne w ciągu najbliższych pięćdzie­sięciu lat (w roku 2025 przewiduje się start

pierwszej pilotowanej przez człowieka wypra­wy njiędzygwiazdowej.

Ambitne programy ludzkości w eksploracji dalekiego Kosmosu zależą więc nie tylko od rozwoju nauk technicznych (np. zastosowania napędu fotonowego), lecz również od rozwoju nauk medycznych i psychologicznych.

KTO _Q MOŻE BYĆ O KOSMONAUTĄ?

Dobór i przygotowanie do lotów kosmicznych

Przed pierwszymi lotami orbitalnymi czło­wieka, rozważając zasady doboru kandydatów na kosmonautów, brano pod uwagę^-przedstawi­cieli szeregu zawodów (m.in. pilotów samolo­tów, balonów, marynarzy okrętów podwodnych, płetwonurków, alpinistów, badaczy Antarktyki i Arktyki). Ludzie ci, zaznajomieni ze skrajny­mi warunkami środowiska ziemskiego, winni być najbardziej odporni na niedogodności to­warzyszące lotom kosmicznym. Rozpatrywano też udział naukowców z różnych dziedzin: astronomii, fizyki, meteorologii, medycyny lot­niczej oraz rodzącej się medycyny kosmicznej.

Problemy, przed jakimi stawali pierwsi kos­monauci, można zgrupować w cztery podstawo­we klasy. Są to:

— zjawiska związane z samym lotem (prze­ciążenia, nieważkość, ograniczenie swobody po­ruszania, życie w sztucznym mikroklimacie ka­biny);

— zjawiska związane ze statkiem kosmicz­nym (jego konstrukcją, sposobem pilotowania, specyficznymi warunkami sanitarno-higienicz- nymi, wypoczynkiem w niezwykłych okolicz­nościach);

— zagadnienia natury socjo-psychologicznej 178

¡(izolacja, „publiczność” życia, odpowiedzial­ność);

— konieczność realizacji programowych ba­dań naukowych.

k Jeżęli do wymienionej listy zjawisk towarzy­szących lotowi kosmicznemu dołączyć dolegli­wości natury zdrowotnej u kosmonautów, zwła­szcza w pierwszych godzinach lotu, zrozumiała się staje konieczność pełnej mobilizacji ich sił moralnych i fizycznych umożliwiających wyko­nanie programu lotu. '

t Bo pierwszych lotów kosmicznych zarówńó w Związku Radzieckim, jak i Stanach Zjedno­czonych kandydatów na kosmonautów wyłonio­no z grupy pilotów wojskowych. Ta grupa za­wodowa gwarantowała wysoki poziom doświad­czenia lotniczego, wykształcenia technicznego

i nienaganny stan zdrowia. W radzieckiej gru­pie kandydatów zakwalifikowanych do lotu znalazła się również pierwsza kobieta-kosmo- nauta Walentyna Tiereszkowa.

Z końcem grudnia 1958 r. NASA otrzymała ustną instrukcję Białego Domu o wykorzysta­niu jako kandydatów na kosmonautów progra­mu MERCURY jedynie czynnych pilotów woj­skowych.

Problemy doboru kosmonautów w Związku Radzieckim i w Stanach Zjednoczonych były rozwiązywane niezależnie. Zrozumiałe więc, że w postępowaniu selekcyjnym zaznaczyły się dość istotne różnice. Wspólną cechą obu metod doboru kandydatów było posłużenie się gotowy­mi, istniejącymi już rozwiązaniami stosowany­mi w medycynie lotniczej w procesie orzekania

o przydatności personelu latającego do pracy w powietrzu.

Bardziej szczegółowy przebieg doboru kandy­datów na kosmbnautów przedstawiamy na przykładzie amerykańskiego programu MER­CURY.

Specjalny Komitet NASA ds. biomedycznych ustalił kilka kryteriów oceny kandydatów na kosmonautów. Ludzie ci mieli charakteryzować się:

— wysoką odpornością na stres środowisko­wy,

— wytrzymałością fizyczną,

— sprawnością ruchową i percepcyjną,

— wyższym wykształceniem technicznym. ;

Jako górną granicę wieku przyjęto 35 lat.

Z uwagi na gabaryty kabiny statku MERCURY uznano, że kosmonauta nie może mieć więcej niż 177,5 cm wzrostu. Po analizie akt personal­nych ochotników do odbycia pierwszego lotu kosmicznego — wiek podniesiono do 39 lat. Zgodnie ze wspomnianym zaleceniem prezy­denta Stanów Zjednoczonych poddano wstęp­nej selekcji 510 kandydatów — czynnych pilo­tów wojskowych. Preselekcja na podstawie tyl­ko akt osobowych i lekarskich wyłoniła grupę 110 pilotów wojskowych, których poddano właściwym badaniom lekarskim. Ustalono, że przestrzegane będą kryteria stanu zdrowia od­powiadające standardom wymaganym przy uzy­skaniu stopnia pilota I klasy. Badanie lekarskie uzupełniono ponadto szeregiem testów specjal­nych dla kosmonautów. 2 lutego 1959 r. bar­dziej szczegółowym badaniom przez specjali­stów NASA poddano już tylko 35 kandydatów. Zwrócono teraz szczególną uwagę na wyniki badań psychologicznych określających poziom inteligencji, wykształcenia, uzdolnień matema­tycznych i specjalistycznych. Jednocześnie prze­prowadzono szczegółowe badania psychiatrycz­ne. Następnie poddano kandydatów wielospe- cjalistycznym badaniom lekarskim, dodatko­wym badaniom laboratoryjnym, radiologicz­nym, oceniono ich wydolność fizyczną oraz ce­chy osobowości.

Każdy z kandydatów przechodził testy wraż-

•litości na stres środowiskowy (badania na wi­rówce przeciążeniowej, ocena tolerowania nie­dotlenienia wysokościowego, znoszenie działa­nia wysokich i niskich temperatur otoczenia, •tolerowanie nieważkości podczas lotu po krzy­wej Keplera). Po zakończeniu wszystkich badań pozostało 6 kosmonautów-kandydatów, którzy rozpoczęli szkolenie i przygotowanie do odby­cia łotu w programie MERCURY. Mimo, wy­dawałoby się, tak drobiazgowo przeprowadzo­nych badań lekarskich z czasem wykrywano u potencjalnych kosmonautów poważne proble­my zdrowotne. Oto wkrótce po zakończeniu do­boru u jednego z zakwalifikowanych już do grupy przygotowawczej kandydatów rozwinął się zespół nawracającego migotania przedsion­ków (schorzenie serca)₂ co spowodowało jego dyskwalifikację. Drugi wprawdzie z sukcesem odbył lot suborbitalny, ale po powrocie wystą­piły u niego objawy zespołu Meniera (schorzeć nie otolaryngologiczne). Po odpowiednim lecze­niu przywrócono mu jednak status kosmonauty

i wziął udział w misji księżycowej.

W Związku Radzieckim proces naboru kan­dydatów z punktu widzenia postępowania le­karskiego nie wykazuje istotniejszych różnic w porównaniu z postępowaniem przyjętym w Sta­nach Zjednoczonych. Stosuje się również wielo- specjaliStyczne szczegółowe badania lekarskie, z tym że proces doboru przebiega w trzech wzajemnie się uzupełniających etapach: ambu­latoryjnym, badań stacjonarnych (dokonuje się wówczas kompleksowej oceny stanu zdrowia kandydatów oraz reakcji ich organizmów na ob­ciążenia środowiskowe), a wreszcie — ostatecz­nego doboru i selekcji w trakcie treningu więk­szej grupy kandydatów na kosmonautów.

W pierwszym etapie ocenia się stan zdrowia przyszłych kosmonautów zgodnie z przyjętymi standardami wymaganymi od kandydatów do

szkół lotniczych. Badania te mają na celu wy­krycie oczywistych przeciwwskazań do odbycia lotu kosmicznego. W drugim etapie, już w ■‘wa** runkach szpitalnych, kandydaci przechodzą szczegółowe badania medyczne oraz poddaje się ich wpływowi stresu środowiskbwego (wirówK ka przeciążeniowa, testy wrażliwości układu przedsionkowego, obciążeni» fizyczne i ich to­lerancja). Ważna rola w 'procesach selekcji przypada badaniom psychologicznym, w czasie których określa się cechy osobowości i charak­teru oraz zachowania emocjonalne w odpowie^ dzi na stres środowiskowy. Ocenia się również interakcje poszczególnych osób w stosunku d© całej grupy kandydatów.

Po pomyślnym zakończeniu badań orzecznik czo-lekarskich kieruje się kandydatów do Cen­trum Treningu Kosmicznego. Tam, w trakcie treningu zwiększa się odporność organizmu na swoiste czynniki lotu kosmicznego, a zarazem następuje dalszą selekcja — wykruszają się osoby nie spełniające¹ warunków koniecznych do odbycia lotu. W poszczególnych latach od­rzucano znaczny procent zakwalifikowanych wstępnie kandydatów. Uznawano za niezdatne do lotu osoby z niestabilnością układu wegeta- tywno-przedsionkowego, z anomaliami układu kostnego, stanami zwyrodnieniowymi kręgosłu­pa. Ostatnio na etapie treningu odpada coraz mniej kandydatów. Wydaje się, że zawdzięczać to należy wprowadzaniu nowych metod diag- nostyczno-orzeczniczych (np. nowe metody ba­dania układu przedsionkowego już we wstęp­nym etapie naboru eliminują osoby z nadmier­ną wrażliwością tego układu).

Z czasem, w miarę postępów w zdobywaniu przestrzeni kosmicznej przez człowieka, rozpo­częto przygotowania do lotpw kosmicznych kos- monautów-naukowców. Postępowanie orzeczni- czo-lekarskie-zasadniczo nie różnico się od przy-

182 ■ %

jętego dla pilotów kosmonautów. Zrezygnowano jednak z niektórych prób selekcyjnych, a to z uwagi na fakt, iż wśród naukowców kwalifi­kować należało osoby nieco starsze i nie w tak doskonałym stanie zdrowia jak personel lata­jący. W trakcie badań selekcyjnych u kandy- datów-naukowców stwierdzano znacznie czę­stsze występowanie dyskwalifikujących zmian chorobowych. Równocześnie dość wcześnie zróżnicowano trening przygotowawczy. Szereg umiejętności lotniczych niezbędnych dla kos- manautów-pilotów było mniej przydatnych dla naukowców-kosrnonautów, stąd różnice w pro­gramie treningu. Oczywiście zaprawa do nie­ważkości oraz czynników środowiskowych lotu kosmicznego dla obu grup była jednakowa. W tabeli zestawiono wykaz badań lekarskich, jakim poddawani byli kandydaci na kosmonau­tów w Stanaoh Zjednoczonych (tabl. 16).

Tabela 16

Badania lekarskie w Stanach Zjednoczonych dla kandydatów na kosmonautów

1. Szczegółowy wywiad lekarski.

2. Badania przedmiotowe.

3. Badania elektrokardiograficzne w spoczynku oraz podczas hyperwentylacji, masażu zatoki szyjnej, zatrzymania od­dechu itp.

4. Test tolerancji wysiłku na bieżni ruchomel.

5. Badania wektpkardiograficzne.

6. Badania fonokardiograficzne.

7. Badania na stole pionlzacyjnym.

• B. Badania czynności płuc.

9. Badania radiologiczne: górnego odcinka przewodu pokar­mowego, kręgosłupa lędźwiowo-krzyżowego, kręgosłupa szyjnego i czaszki, klatki piersiowej, cholecystografia.

10. Badania składu dała techniką rozcieńczania *H.

11. Badania laboratoryjne: pełna morfologia krwi, badanie moczu, pełny zestaw badań dodatkowych biochemicznych, badania bakteriologiczne.

12. Szczegółowe badania zatok, krtani i uszu.

13. Badania układu przedsionkowego.

14. Audiometrla.

15. Specjalistyczne badanie okulistyczne.

16. Ogólne badanie chirurgiczne.

17. Endoskopowe badanie przewodu pokarmowego.

18. Badania stomatologiczne.

19. Badania neurologiczne.

20: Badania psychologiczne.

21. Badania elektroencefalograflczne.

22. Badania na wiró\yce.

Przygotowanie kosmonautów do lotu

Szkolenie kandydatów po zakwalifikowaniu ich do grupy kosmonautów trwa zwykle (w za­leżności od rodzaju misji kosmicznej) około dwóch lat. W procesie przygotowań wiele uwa­gi poświęca się:

— przeszkoleniu specjalistycznemu pod ką­tem funkcji pełnionych na pokładzie statku kosmicznego,

— treningowi fizycznemu podnoszącemu po­ziom wydolności i sprawności fizycznej orga­nizmu,

— treningowi lotniczemu oraz kosmiczne­mu, który decyduje o ostatecznym powodzeniu lotu.

Trening zawodowy związany jest ze specjałf nością kandydata i programem badań, które mają być przeprowadzone w czasie lotu.

Szczególnie dużo uwagi poświęca się trenin­gowi fizycznemu. Wychodzi się bowiem z zało­żenia, że móżna gq traktować jako metodę nie­specyficznego zwiększania odporribści organiz­mu człowieka na szereg czynników fizycznych działających podczas lotu kosmicznego. W celu zwiększenia tolerancji niedotlenienia wysoko­ściowego kosmonauci z reguły przebywają na specjalnie organizowanych obozach wysokogór­skich (1400—2000 m n.p.m. z krótkotrwałym pobytem na wysokości ponad 4200 m). Spędza­ją też pewien czas na obozach pływackich, gdzie trenują pływanie, pływanie podwodne oraz skoki spadochronowe do wody. Trening fizycz­ny prowadzony jest dość intensywnie. Obowią­zuje codzienna 30-minutowa rozgrzewka poran­na, a 3 razy w tygodniu — dwugodzinne ćwi­czenia fizyczne według specjalnego programu. W trakcie treningu fizycznego uwzględnia się specjalne ćwiczenia, znane zresztą powszechnie widzom pokazów lotniczych (np. batut, koło

reńskie, looping itp.). Dużo czasu zajmują rów­nież ćwiczenia gimnastyczne.

Trening lotniczy, któremu poddawani są kan­dydaci, ma za zadanie wyrobienie nawyków w* warunkach przeciążenia, hałasu i wibracji, ograniczenia przestrzeni życiowej oraz wobec konieczności stałej obserwacji wskazań przyrzą­dów kontrolno-pomiarowych. W trakcie trenin­gu fizycznego wykorzystuje się szereg symula­torów j,środowiskowych” — komory niskich ciśnięń i temperatur, komory ciszy, loty po wspomnianej już wielokrotnie krzywej Keplera.

Trening kosmiczny przeprowadzany jest w makietach statków w. celu nabycia wysokich umiejętności ich obsługi. W zależności od ro­dzaju misji kosmicznej zmienia się poszczegól­ne jego elementy. .Podczas przygotowań załóg statków SOJUZ i stacji SALUT przewidziano np. naukę dokowania statków. Badania te prze­prowadza się na specjalnym symulatorze WOŁ­GA. 'Wielokrotnie powtarzane ćwiczenia miały na celu doprowadzić umiejętności kierowania i kontroli statku do granic automatyzmu. Pro­wadzone są także treningi zachowań załogi w różnych możliwych wariantach sytuacji awa­ryjnych. Wiadomo, że statki radzieckie lądują na terytorium Związku Radzieckiego, na wypa­dek jednak konieczności lądowania w innych warunkach załogi trenują m.in. wariant wodo­wania statku. W miarę zbliżania się terminu lo­tu kosmicznego załoga wykonuje ćwiczenia w symulatorach całej makiety statku podczas lotu po krzywej Keplera (na okres fen makieta za­montowana jest w dużym samolocie transpor­towym).

Wreszcie załoga spędza dłuższy czas w kom­pletnej makiecie statku kosmicznego, nabywa­jąc praktycznych umiejętności posługiwania się urządzeniami pokładowymi, korzystania z urzą­dzeń sanitarno-higienicznych, bytowych itp.

IN

Trening kosmonautów-naukowców odbywa się bez przerywania zasadniczych zajęć zawodo-*. wych kandydata, W tym czasie szczegółowo; przygotowują oni program naukowy lotu. Ob­ciążenie pracą kosmonautów-naukowców w tym okresie jest szczególnie duże, a*.ich czas pracy* przedłuża się do 10 godzin na dobę.

Dotychczas spośród naukowców loty kosmicz­ne na pokładzie statków odbyli tylko lekarze. Pierwszym lekarzem radzieckim był dr. Jego- row, amerykańskim 8$ dr Kervin.

Obecna nasza wiedza o wpływie lotu kosmicz­nego na organizm człowieka byłaby niemożliwa do zdobycia bez czynnego udziału samych kos­monautów w badaniach biomedycznych. Dlate­go program ich szkolenia przewiduje szereg wykładów i praktycznych ćwiczeń z fizjologii człowieka oraz szczegółowego analizowania spo­sobu przeprowadzanych eksperymentów me­dycznych. Kosmonauci są również przeszkoleni w zakresie umiejętności udzielania pierwszej pomocy przedlekarskiej, a czasem — pierwszej pomocy lekarskiej. Na pokładzie statku znajdu­ją się leki, a także narzędzia stomatologiczne, które mogą być użyte w razie potrzeby przez samych kosmonautów pó konsultacji i na pole­cenie ośrodka kierującego lotami.

BEZPIECZEŃSTWO

SLOTÓW

KOSMICZNYCH

Systemy zabezpieczające

Normalny przebieg procesów życiowych czło­wieka na pokładzie statku czy stacji kosmicznej jest możliwy wyłącznie dzięki istniejącym sy­stemom zabezpieczającym życie kosmonautów. Na pokładzie statków kosmicznych istnieje sztucznie dobrana i utrzymywana atmosfera ga­zowa oraz sztuczne warunki mikroklimatyczne. W różnych fazach wyprawy kosmonauci zakła­dają specjalne ubiory chroniące ich przed groź­nymi skutkami lotu. Inne specjalne ubiory, chroniące m.in. przed meteorytami i promie­niowaniem kosmicznym, umożliwiają członkom załogi wychodzenie poza obręb stacji czy stat­ku kosmicznego.

Osobnym, szczególnie ważnym problemem z punktu widzenia bezpieczeństwa lotów kos­micznych było rozwiązanie kwestii żywienia. W chwili obecnej czas trwania misji kosmicznej uzależniony jest m.in. od zabrania dostatecznie dużych zapasów żywności.

Rozwiązanie problemów sanitarno-higienicz- nych, możliwe do zrealizowania dopiero w du­żych objętościowo stacjach orbitalnych, znacz­nie poprawiło komfort życia człowieka w czasie lotu kosmicznego.

Kontrola warunków środowiska statku kosmicznego

Kosmonauci w czasie lotu przebywają w szczelnie hermetyzowanej kabinie typu regene­racyjnego. Oznacza to otrzymywanie we wnę­trzu kabiny stałego składu sztucznej atmosfery z Jednoczesnym stałym usuwaniem substancji szkodliwych towarzyszących pobytowi człowie­ka w zamkniętym pomieszczeniu. Ze sztucznej atmosfery gazowej hermetyzowanej kabiny usuwane są ciągle ślady węgla i innych sub­stancji toksycznych, a jednocześnie uzupełnia się zawartość tlenu do ustalonego poziomu. Sztuczna atmosfera gazowa kabin statków kos­micznych spełniać musi dwa podstawowe wa­runki:

— być odpowiednim źródłem tlenu niezbęd­nego do oddychania,

—■ chronić organizm Gzłowieka przed groźny­mi skutkami warunków panujących w prze­strzeni kosmicznej — zapobiegać skrajnie nie­bezpiecznym zmianom powodowanym przez ni­skie ciśnienie atmosferyczne.

W radzieckich i amerykańskich programach kosmicznych istniały dwa odmienne sposoby rozwi4zania składu sztucznej atmosfery gazo­wej statków kosmicznych. Radzieckie statki ko­smiczne wypełniano powietrzem o „ziemskim” składzie i ciśnieniu, statki amerykańskie nato­miast — czystym tlenem o zmiejszonym ciśnie­niu.

Każde z tych rozwiązań ma swoje wady i za­lety. Przebywanie w atmosferze składającej się z gazów o proporcjach i ciśnieniu identycznych jak na Ziemi nie przysparza dodatkowych pro­blemów natury medycznej. Istnieje jednak za­grożenie w wypadku nagłego rozhermetyzowa- nia statku kosmicznego, co jest równoznaczne z wystawieniem załogi na skrajnie niskie war­

tości ciśnienia atmosferycznego. Zagrożenie to ograniczone jest do minimum dzięki specjal­nym ubiorom ochronnym wkładanym przez kosmonautów w tych fazach lotu, kiedy może dojść do niebezpiecznego rozhermetyzowania kabiny statku.

Przy doborze sztucznej atmosfery gazowej w statkach amerykańskich przeważały względy natury '¿technicznej. Wypełnianie statków czy­stym tlenem pod ciśnieniem 1/3 atmosfery by­ło wygodniejsze. Z punktu widzenia fizjologii oddychania ważne jest tzw. ciśnienie parcjalne tlenu. Jest to ciśnienie wywierane przez tlen, proporcjonalne do zawartości tego gazu w po­wietrzu. W normalnych warunkach, przy oddy­chaniu powietrzem pod ciśnieniem 1 atmosfery, ciśnienie parcjalne tlenu wynosi 152 mm Hg. Procesy oddechowe —- wymiana gazów przez barierę naczyń krwionośnych płuca — przebie­gają wtedy normalnie. Oddychanie czystym tle­nem pod ciśnieniem 1/3 atmosfery również za­pewnia prawidłowy przebieg procesów oddy­chania. Podczas lotów amerykańskich statków kosmicznych MERCURY, GEMINI oraz przygo­towań do lotu statków APOLLO atmosferę ga­zową statków stanowił tlen pod ciśnieniem 258 mmHg. Szczęśliwie okazało się, że przy zwiększonym do tych wartości ciśnieniu par­cjalnym nie obserwuje się toksycznych zmian powodowanych oddychaniem czystym tlenem. Podczas przygotowania lotu APOLLO, w trak­cie treningu w makiecie statku, 127 stycznia 1967 j*. doszło do katastrofy — pożaru we­wnątrz statku, w konsekwencji którego zginęli Virgil I. Grisson, Edward H. White, Roger B. Chaffee. Dla bezpieczeństwa załóg postanowio­no wówczas dokonać zmiany składu atmosfery gazowej kabiny amerykańskich statków kos­micznych. Zmiana ta spowodowała blisko pół­toraroczne opóźnienie w realizacji programu

lotów APOLLO. Poczynając od pierwszego^)] udanego lotu, sztuczną atmosferę statku kos%-|| micznego APOLLO stanowiły tlen i azot w 1 proporcjach 60:40. Po starcie rozpoczynano^ „wzbogacanie” środowiska gazowego statku tak, f|j że po kilkunastu godzinach lotu atmosferę sta- nowił czysty tlen pod ciśnieniem 1/3 atmosfery^J9

Te różnice w składzie środowiska gazowego|J| statków radzieckich i amerykańskich przyspo- * rzyły nieco, kłopotów technicznych w czasie re- | alizacji wspólnego,lotu SOJUZ—rĄPOLLO. Nie- 1 zbędne stało się bowiem skonstruowanie spe- | cjalnej śluzy pośredniej pomiędzy obu statkami*' w której kosmonauci przebywali odpowiedni ' czas dla wyrównania warunków rozpuszczalno­ści gazów przy przechodzeniu z jednego statku do drugiego. W statku radzieckim na okres po- |; łączenia ze statkiem APOLLO obniżono śred­nie ciśnienie atmosferyczne do 520 mmHg .] (z odchyleniem do +30 mmHg), zwiększając jednocześnie zawartość tlenu do 40%.

Radzieckie stacje orbitalne SALUT wypełnia sztuczna atmosfera gazowa o składzie i ciśnie­niu identycznym jak atmosfery ziemskiej. Na­tomiast na pokładzie amerykańskiej stacji or­bitalnej SKYLAB zastosowano dla wszystkich trzech misji załogowych sztuczną atmosferę ga­zową, którą stanowiło 70% tlenu i 30% azotu, przy ogólnym ciśnieniu atmosferycznym rów­nym 1/3 atmosfery. Zmniejszenie zawartości tlenu w atmosferze stacji SKYLAB podyktowa­ne było nadzieją na ograniczenie pewnych nie­korzystnych zmian w układzie krwiotwórczym £ i krwi obwodowej, które obserwowano poprzed- . nio u kosmonautów amerykańskich. Ich wystą­pienie wiązano ze zbyt wysokim ciśnieniem parcjalnym tlenu panującym w kabinach ame­rykańskich statków kosmicznych.

Poza składem i ciśnieniem środowiska gazo­wego istotną rolę odgrywają inne wskaźniki

180

: -A

mikroklimatyczne sztucznej atmosfery. Ważne jest utrzymywanie temperatury powietrza w granicach komfortu termicznego. W zależności od. założeń poszczególnych lotów kosmicznych oraz upodobań kosmonautów, temperatury wnętrza statków kosmicznych wahają się w przedziale od 18 do 26°C. Istotniejszym waha­niom temperatury powietrza statków kosmicz­nych zapobiega układ termoregulacyjny. Zda­rzały się jednak w historii lotów kosmicznych sytuacje awaryjne, kiedy dochodziło do wzro­stu lub obniżenia temperatury powietrza wnę­trza statku. W sytuacjach tych kosmonauci mo­gą posługiwać się wspomnianymi już ubiorami ochronnymi, które gwarantują dodatkowo od­powiedni poziom chłodzenia lub ogrzewania ciała.

Z punktu widzenia poczucia komfortu ter­micznego ważne są odpowiednia wilgotność oraz ruch powietrza na pokładzie statku. Ruch powietrza spełnia szczególną rolę, ponieważ w warunkach nieważkości nie zachodzi zjawisko konwekcji, czyli przemieszczania się gazów za­leżnie od ich temperatury. Mikroklimat we współczesnych statkach kosmicznych stwarza pełne poczucie komfortu przebywającego tam człowieka (rys. 54).

Kolejnym problemem niezwykle ważnym z punktu widzenia bezpieczeństwa pobytu czło­wieka we wnętrzu szczelnej kabiny statku kos­micznego jest kwestia usuwania dwutlenku wę­gla • oraz innych substancji toksycznych. Usu­wany jest także nadmiar pary wodnej oraz za­pobiega się jej kondensacji na ścianach po­wierzchni stacji. Służy do tego specjalny układ regenerujący skład powietrza.

W chwili obecnej tlen niezbędny do stałego uzupełniania składu sztucznej atmosfery statku zabierany jest- z Ziemi. Wydaje się, że w przy­szłości zastosuje się inne rozwiązania, *umożli-

wiające uzyskiwanie tlenu z różnych źródeł w obrębie pojazdu, np. w drodze reakcji chemicz­nych lub w wyniku fotosyntezy roślin.

W stacjach orbitalnych na. okres snu załogi obniża się temperaturę wnętrza kabiny tak, by stwarzać namiastkę wahań temperatury typo­wych dla^ przemienności dnia i nocy na Ziemi. Myśli się także o okresowym stwarzaniu tzw. aktywnej atmosfery, czyli warunków umiarko­wanego niedotlenienia.

W tabeli 17 zestawiono parametry higienicz­ne kabiny statku SOJUZ podczas symulowane­go eksperymentu na Ziemi. Badani (2 osoby) przebywali w makiecie statku przez okres 130 godzin w warunkach pełnej symulacji lotu kos-

Hg 102

micznego. Celem tych badań było m.in. okre­ślenie właściwości regeneracyjnych zastosowa­nych układów kontroli środowiska statku kos­micznego oraz ocena innych procesów towarzy­szących lotowi.

Ubiory kosmonautów

Jeżeli chodzi o ubiory załóg statków kosmicz­nych zaszła wyraźna ewolucja poglądów i sto­sowanych irozwiązań praktycznych. W pierw­szych lotach kosmonauci przez cały czas trwa-? nia misji, tj. od startu do lądowania (wodowa­nia), byli' ubrani w skafandry kosmiczne;

W chwili obecnej, w związku z udoskonaleniem •systemów zabezpieczenia życia na pokładzie statków „w spokojnej fazie lotu”, np. w czasie pobytu na stacji orbitalnej, kosmonauci mają na sobie ubrania nie różniące się od zwykle używanych na Ziemi, a składające się z bieliz­ny i stroju wierzchniego. % przyczyn zrozu­miałych są one przewiewne, lekkie i spełniają wszelkie wymogi higieniczne (nie brudzą się łatwo, są trwałe, nie wydzielają substancji tok­sycznych, nie ścierają się, a przez to nie sta­nowią źródła kurzu, są niepalne itp.).

Istnieją jednak manewry wykonywane w czasie lotu kosmicznego, które \$iążą się z ry­zykiem nagłego rozhermetyzowania kabiny statku kosmicznego. Może to nastąpić podczas zderzenia statku z meteorytami, przy zderze­niu z częściami statków wfcześniej wysłanych w przestrzeń kosmiczną, wreszcie mogą być wynikiem nieprawidłowej pracy urządzeń lub uszkodzenia mechanicznego podczas operacji dokowania.

W zależności od przebiegu dekompresji kabi­ny u kosmonautów może wystąpić wtedy groź­ny stan chorobowy — ostry „głód tlenowy” oraz rozwój tzw. choroby dekompresyjnej. Jed­nym z charakterystycznych objawów tej cho­roby jest pojawienie się pęcherzyków gazu we krwi i tkankach w następstwie zmniejszenia rozpuszczalności gazów w płynach wewnątrz­ustrojowych.

Tak zwana dekompresja ęksplozywna, tzn. następująca w ciągu ułamków sekundy, stwa­rza poważne niebezpieczeństwo groźnych ura­zów narządów wewnętrznych i zewnętrznych części ciała. Urazy wewnętrzne związane są z nagłym wzrostem ciśnienia gazów znajdują­cych się wewnątrz ciała. Dochodzi wtedy do uszkodzenia delikatnej struktury płuc, a także narządów *jamy brzusznej podczas gwałtownego

ypzszerzenia się gazów w jelitach. Urazy ze­wnętrzne towarzyszące dekompresji eksplozyw- ■nej są wynikiem gwałtownego przemieszczenia kosmonauty we wnętrzu uszkodzonej kabiny. Może on być również zraniony przedmiotami znajdującymi się w kabinie. Dla uniknięcia tych groźnych następstw dekompresji opracowano specjalny system ochrony kosmonautów. W statku radzieckim WOSTOK istniał specjalny system alarmowy, który uruchamiał się samo­czynnie w razie spadku ciśnienia we wnętrzu kabiny poniżej 530 mmHg (odpowiednik wyso­kości około 3000 m n.p.m.). Gdyby nastąpił dal­szy spadek ciśnienia do 430 mmHg¹ (odpowied­nik wysokości 4500 m n.p.m.) zaczęłoby się au­tomatyczne podawanie tlenu do oddychania przy jednoczesnym zamknięciu maski hełmu kosmonauty. W zależności od stopnia obniżenia ciśnienia wewnątrz statku zmieniałby śię\także skład powietrza podawanego" przez automatycz­ny układ do hełmu kosmonautów. Im niżej spa­dałoby ciśnienie we wnętrzu kabiny, tym więk­szy byłby udział tlenu w powietrzu, którym od­dychają kosmonauci. Przy spadku ciśnienia wg wnętrzu kabiny odpowiadające wysokości'około 9000 m n.p.m. i wyżej do oddychania podawany byłby czysty tlen, a ubiór znajdowałby się pod ciśnieniem wewnętrznym 0,4 atm.

W statkach APOLLO w części dowódczej ciś­nienie 170 mmHg (czystego tlenu) utrzymywa­ne być mogło przez 5 minut nawet w wypadku zupełnego rozhermetyzowania statku (średnica dziury około 13 mm). W tym czasie kosmonau­ci zdążyliby założyć pełnociśnieniowe ubiory ochronne.

Jak już wspomnieliśmy, w czasie pierwszych lotów kosmonauci byli stale ubrani w skafan­der wysokościowy (ubiór pełnociśnieniowy).

Ubiór ten chroni całkowicie człowieka przed skutkami rozhermetyzowania kabiny statku kosmicznego, zapewniając przy tym odpowied­nie warunki termiczne (ogrzewanie bądź chło­dzenie ciała w zależności od aktualnej sytuacji). W statkach radzieckich stosowano skafander z odkrytą maską, która zamykała się tylko w sytuacji awaryjnej (rys. 55). W statkach ame­rykańskich natomiast stosowano hełmy szczel­ne (rys. 56). Skafander składał się początkowo z dwóch warstw — wewnętrznej i zewnętrznej. Warstwę wewnętrzną stanowił nylon pokryty neoprenem, warstwa zewnętrzna była sporzą­dzona również z tkaniny nylonowej (gazoszczel­nej) i dodatkowo napylona drobinami alumi­nium. Pokrycie skafandra cząstkami aluminium miało na celu niedopuszczenie do przegrzania kosmonautów (odbijanie promieniowania ciepl­nego). We wnętrzu pierwszych skafandrów wy­sokościowych znajdowały się specjalne pojem­niki przeznaczone do zbierania moczu i feka­liów.

W marcu 1965 r., podczas lotu statku WO- STOK-2, Aleksiej Leonow był pierwszym czło­wiekiem, który opuścił statek kosmiczny prze­chodząc do wolnej przestrzeni kosmicznej. Jego pobyt poza statkiem trwał 10 minut (rys. 57). By umożliwić wyjście człowieka w otwartą przestrzeń kosmiczną poza chroniący go pancerz statku kosmicznego, niezbędne było opracowa­nie odpowiedniego ubioru zabezpieczającego człowieka przed skrajnymi warunkami środo­wiska. Posłużono się istniejącymi rozwiązania­mi — skafandrem ciśnieniowym, z tym że na­leżało wzmocnić jego wytrzymałość mechanicz­ną, odporność na zderzenie z meteorytami, za­stosować system ogrzewania oraz dostarczania niezbędnych ilości tlenu do oddychania, a tak­że zapewnić bezpieczną wentylację wewnątrz skafandra kosmicznego.

III 1 197 .

Planowane i lądowanie statku APOLLO na Księżycu wyłoniło konieczność skonstruowania skafandra kosmicznego z automatycznym ukła­dem zabezpieczenia życia selenonauty. Skafan­der taki musiał chronić człowieka przed skut­kami próżni, być niewrażliwy na kontakt z ostrymi przedmiotami (gleba księżycowa), zapewniać odpowiedni komfort termiczny i prawidłową wentylację oraz łączność wza­jemną kosmonautów i łączność ze statkiem do­wódczym. Przy dłużej trwającym pobycie na Księżycu konieczne było zaopatrzenie kosmo-

1N

nautów w wodę do picia oraz w odpowiednie zapasy żywności. Do rozwiązania pozostał rów­nież problem zbierania odchodów (mocz, feka­lia). W efekcie skonstruowano skafander księ­życowy, którego ciężar (w ziemskiej grawita­cji) wynosił, w zależności od misji APOLLO od 29,5 do 31,8 kg (rys. 58, 59). Skafander składał się z trzech głównych warstw odgry­wających różne role. Powłoka zewnętrzna zło­żona była z kilkunastu warstw tkanin izolu­jących od środowiska zewnętrznego, a także (¿roniących przed zderzeniem z mikrometeo- rytami i przed promieniowaniem cieplnym. Część środkową stanowił układ kompensacyjny typowego ubioru wysokościowego, część we­wnętrzną natomiast stanowił układ termoregu-

lacji. Utrzymywanie stałej temperatury wnę­trza skafandra uzyskano przez obieg płynów. System zabezpieczający życie zlokalizowano- w specjalnym plecaku, w którym znajdował się układ kontroli i regeneracji tlenu, odpowiedni zapas tlenu, płyny chłodzące oraz aparatura te­lemetryczna do rejestracji przekazywanych da­nych biomedycznych i aparatura kontrolująca funkcjonowanie całego systemu. Należy pod­kreślić, że niewygodą związaną z używaniem tego skafandra było ograniczenie ruchów kos­monautów. Mogli oni wykonywać tylko ruchy w głównych stawach i to w ograniczonym za­kresie. Z czasem dokonano pewnych ulepszeń przez wprowadzenie tzw. struktur hybrydo­wych (elastycznych części na wysokości sta­wów). W skład ubioru księżycowego wchodził szczelny - hełm wykonany z poliwęglanu, wy­posażony w wizjery chroniące narząd wzroku kosmonautów przed promieniowaniem podczer­wonym i ultrafioletowym (rys. 60). Charakte­ryzowały się one dużą odpornością mechanicz­ną i' stanowiły zabezpieczenie przed uderze­niem meteorytów.

Żywienie kosmonautów w czasie lotu

Planując system żywienia kosmonautów mu­siano rozwiązać trzy podstawowe grupy proble­mów: biologiczne, operacyjne oraz inżynieryjne.

Problemy biologiczne sprowadzały się do wątpliwości natury zasadniczej. Przed erą lo­tów orbitalnych część naukowców, była zdania, że w stanie nieważkości procesy trawienia i wchłaniania pokarmów mogą ulegać poważ­nym zaburzeniom. Uważano, iż brak naturalnej siły ciążenia może powodować utrudnienie w przemieszczaniu się zawartości przewodu pokar­mowego. Żywność zabierana w podróż kosmicz­ną winna więc mieć odpowiednie walory sma­kowe i odżywcze oraz być łatwo przyswajalna.

Problemy operacyjne były związane z dobo­rem odpowiedniej żywności, sposobu jej prze­chowywania, preparowaniem, podawaniem na pokładzie statku. W tej grupie zagadnień mie­ściły się również sprawy związane z usuwaniem nie spożytych resztek, pokarmowych, by zapo­biegać procesom gnicia i rozkładu środków żywnościowych. Należało również rozwiązać sposób wydostawania żywności z opakowań, by znane ziemskie kłopoty z.otwieraniem np. pusz­ki konserw nie wydłużały czasu trwania czyn­ności związanych z przygotowaniem posiłku.

Problemy inżynieryjne ograniczały w pew­nym stopniu ciężar i objętość żywności zabie­ranej na pokład. Trzeba było uwzględniać ko­nieczność zabrania odpowiedniej ilości wody do rozcieńczenia skondensowanych produktów spo­żywczych. Problemy inżynieryjne dotyczyły także wpływu warunków środowiskowych lotu na stan żywności i szczelność opakowań.

W pierwszych lotach statków WOSTOK-1 i 2 oraz wyprawach zrealizowanych w programie MERKURY stosowano produkty spożywcze w

postaci papkowatej lub płynnej ; sterylizowane w autoklawach (Sterylizacja cieplna) i zapako­wane wyłącznie w tuby aluminiowe lub wyko­nane z tworzyw sztucznych. Każda tuba wagi 160 g zawierała porcję do jednorazowego spo­życia. Znajdowały się w nich różnego rodzaju purée mięsno-jarzynowe i mięsne» soki owoco­we, ser, desery, krem czekoladowy oraz kawa z mlekiem. Zastosowanie jednoporcjowych opa­kowań upraszczało przyjmowanie posiłku w stanie nieważkości i chwilowo rozwiązywało problemy higieniczne. Jurij Gagarin tak sko­mentował swój pierwszy, spożyty w trzydzie­stej minucie lotu, „kosmonautyczny posiłek”: „Jadłem i piłem w nieważkości, a wszystko to odbywało się tak jak w domu na Ziemi”. Gagarin przebywał w Kosmosie tylko 108 mi­nut, trudno więc było wypowiadać się ną podstawie jego relacji o przebiegu procesóW trawienia. W kolejnym, 25-godzinnym locie Herman Titow kilkakrotnie przyjmował po­żywienie. Nie stwierdzono u niego zasadni­czych zaburzeń związanych z przebiegiem tra­wienia.

Na pokładzie statku kosmicznego spożywane są cztery posiłki: śniadanie, drugie śniadanie, obiad i kolacja — wszystkie w czterogodzin­nych odstępach. Układając codzienny jadłospis dla kosmonautów przestrzegano zasady właści­wego udziału poszczególnych składników po­karmowych. Za najkorzystniejsze uznano pro­porcje białek, tłuszczy i węglowodanów w co­dziennej racji żywnościowej w stosunku 1:1:3.

Już w lotach statków WOSTOK wzbogacono menu pokładowe. Wprowadzono szereg produk­tów żywnościowych odpowiednio przygotowa­nych na Ziemi w „jednokęsowych” porcjach. W tej postaci pakowano m.in. chleb, ciasto oraz kanapki. Zapobiegało to uwalnianiu się do wnę­trza kabiny drobnych cząstek pożywienia w

trakcie jedzenia, co — jak już wspominaliś­my — jest niebezpieczne dla oczu i górnych dróg oddechowych załogi. W tabeli 18 zestawio­no przykładowe menu załóg statków WO- STOK-5 i 6. Wartość kaloryczna posiłków wy­nosiła 2500 do 2600 Kcal/dzień. W ich skład wchodziło 120 g białka, 85 g tłuszczu i 305 g węglowodanów. W związku z tym, że żywność była konserwowana, kosmonauci otrzymywali dodatkowo dwukrotnie w ciągu dnia tabletki wielowitaminowe (multivitaminę). Poczynając od lotów WOSCHOD i GEMINI zwiększono

wartość energetyczną żywności do 3600 Kcal/ /dobę z zachowaniem poprzednio wymienio­nych proporcji poszczególnych składników.

Z czasem zastąpiono sterylizację cieplną żyw­ności bardziej pewną — radiacyjną. Rozszerzo­no listę potraw zabieranych przez kosmonau­tów. Wprowadzono pokarmy liofilizowane oraz

o zmniejszonej zawartości wody. Bezpośrednio przed jedzeniem do jednorazowego opakowania zawierającego porcję żywności liofilizowanej lub częściowo odwodnionej, zależnie od rodzaju posiłku, dodawano odpowiednią ilość wody

o temperaturze pokojowej lub gorącej (45— —50°C).

Z czasem wprowadzono szereg udoskonaleń techniki żywienia, m.in. łatwo otwierające się

206

Mrr - ,

opakowania zawierające konserwy mięsne, wa­rzywne, sery, desery itp. Na pokładach stacji orbitalnych SALUT i SKYLAB rozwiązano tak­że problem podgrzewania żywności. Kosmonau­ta zasiadając do jedzenia umieszczał posiłek na tacy, która służyła do utrzymania porcji w da­nym miejscu oraz jej podgrzania (rys. 61, 62,

SE

Zapas żywności i wody mieli ze sobą również selenonauci podczas spacerów po powierzchni Księżyca. W specjalnym otworze w części, we­wnętrznej ^skafandra przy nasadzie hełmu se- lenonauta umieszczał tabliczkę sprasowanej żywności (rys. 64). W miarę jedzenia tabliczka wysuwała się ku górze. Obok niej znajdowało się zakończenie przewodu od zbiornika z wodą lub innymi napojami (soki owocowe). Po zało-

żeniu skafandra komicznego selenonauci mogli się więc żywić skondensowanymi pokarmami oraz pić (ssać) płyny podczas pracy na po­wierzchni Księżyca.

Z czasem zaczęto ustalać przed lotem jadło­spis zgodnie z upodobaniami załogi statku. Oka­zało się jednak, że po kilkudniowym pobycie w nieważkości, kulinarne gusty kosmonautów wy­raźnie zmieniają się. Z nie wyjaśnionych je­szcze do końca przyczyn mniej chętnie jadają swoje ulubione na Ziemi potrawy, nie znajdują odpowiednich walorów smakowych w zabranej i poprzednio wysoko ocenianej żywności. Wy­jaśnieniu przyczyn tego zjawiska poświęcony był polski eksperyment biomedyczny — Smak.

Problemy higieniczne

W zamkniętej kabinie statku kosmicznego niezbędne było rozwiązanie kompleksu proble­mów związanych z utrzymaniem higieny osobi­stej kosmonautów. Kabina statku kosmicznego ulega ciągłemu zanieczyszczaniu związanemu z-aktywnością człowieka. Są to fragmenty złu- szczającego się naskórka, wypadnięte pojedyn­cze włosy, części paznokci, stałe cząstki. potu, drobiny śliny, śluzu itp. Ponadto człowiek wy­dala z organizmu przeszło 20 różnych związ­ków chemicznych, wśród których można wy­mienić: dwutlenek węgla, amoniak, nasycone, nienasycone i aromatyczne węglowodory, keto­ny, niskocząsteczkowe kwasy tłuszczowe, alko­hole i etery. Rozkładowi ulegają składniki potu i wydzieliny gruczołów łojowych. Gdyby wy­mienione związki osiągnęły wysokie stężenia, mogłoby zaistnieć ryzyko narażenia załogi na działanie tych czynników toksycznych. Dlatego tak ważne jest stałe oczyszczanie atmosfery statku kosmicznego.

Urządzenia do regeneracji atmosfery gazowej statku zawierają obok elementów absorbują­cych związki lotne, również filtry bakteriolo­giczne. Wiadomo, że przy długotrwałym poby­cie na statku odizolowanej grupy ludzi docho­dzi do wzajemnej wymiany flory bakteryjnej, część tej flory napotyka korzystne warunki rozwoju i może być powodem różnego rodzaju stanów chorobowych. Niedostateczne rozwiąza­nie problemów higieny osobistej kosmonautów w pierwszych lotach załogowych było powodem częstego występowania zapaleń skóry, zapaleń mieszków włosowych. Zmiany zapalne skóry szczególnie często występowały w miejscu umo­cowania elektrod i czujników biomedycznych oraz tam, gdzie na skórę wywierały ucisk czę­ści wyposażenia. Na skórze twarzy i głowy na­silał się łojotok. Problem ten jest o tyle waż­ny, że w miarę trwania lotu kosmicznego siły odpornościowe .organizmu ulegają osłabieniu i wzrasta podatność na schorzenia infekcyjne. Dlatego rozwiązanie problemów higieny osobi­stej podyktowane jest wżględami zdrowotnymi oraz estetycznymi.

Mycie na statku kosmicznym. Na pokładzie statku kosmicznego wykluczone jest używanie konwencjonalnych umywalek czy pryszniców. W warunkach nieważkości dochodziłoby do roz­pryskiwania i długotrwałego utrzymywania się w atmosferze gazowej statku kropli cieczy. W pierwszych załogowych lotach kosmicznych posługiwano się wyłącznie mokrymi ręcznika­mi o wymiarach 9X10 cm. Ręczniki te były na­sycone wodą, czasem dodawano do niej sub­stancje dezynfekujące. Dla odświeżenia skóry okresowo używano wody kolońskiej, kremów ochronno-zmywających. Przestrzegano zasady kilkakrotnego „mycia” wilgotnymi ręcznikami skóry twarzy i dłoni rano, przed udaniem się

na spoczynek, przed posiłkami, po korzystaniu z urządzeń sanitarnych. Ponadto co drugi, trze­ci dzień przeprowadzano mycie krytycznych okolic ciała (okolice dołu pachowego, okolice pachwinowe, stopy). Kosmonauci skarżyli się na tę niedogodność lotu kosmicznego. Przedłużenie czasu pobytu człowieka w przestrzeni kosmicz­nej wymagało więc rozwiązania problemów hi­gieny osobistej. Ż czasem wprowadzono tzw. automatyczną gąbkę. Była ona stale nawilżana wodą ze zbiornika z dodatkiem środków myją­cych. Posługiwanie się nią poprawiło jakość mycia. Dopiero jednak na dużych statkach kos­micznych (APOLLO) oraz stacjach orbitalnych SALUT i SKYLAB możliwe się stało wyraźne

poprawienie stanu sanitarnego w warunkach kosmicznych. Na stacjach orbitalnych stworzo­no możliwość cotygodniowej kąpieli. Konstruk­cję- takiego kosmicznego prysznicu przedstawia rys *65. Zasada działania tego urządzenia pole­ga na wymuszaniu obiegu powietrza, które kie­ruje wodę przeznaczoną do mycia ze zbiornika, przez szczelną komorę prysznicu poza urządze­nie. Zgodnie ze swoimi upodobaniami kosmo­nauta dobiera temperaturę wody uruchamiając urządzenie. Czas kąpieli jest limitowany, co wynika z potrzeby oszczędzania wody na po­kładzie statku. Jama 'ustna jest szczególnie bo­gatym rezerwuarem mikroorganizmów w ciele człowieka. Zaniechanie codziennych, czynności związanych z higieną jamy ustnej powodować może przyspieszenie procesów próchniczych zę­bów, wystąpienie schorzeń błony śluzowej ja­my ustnej oraz przysspiesizone odkładanie ka­mienia na zębach. Mycie zębów, na pokładzie statku kosmicznego jest — wbrew pozorom jedną. z trudniejszych czynności. Szukano więc właściwej metody spełniającej wymogi bezpie­czeństwa załogi (zapobieganie rozpryskiwaniu się drobin wody w trakcie płukania jamy ust­nej). Uwzględniano używanie samych szczote­czek do zębów, szczotek do zębów z pastą oraz

— dodatkowo — gumy do żucia. Rozwiązania częściowe powodowały zapalenia dziąseł, zmia­ny zabarwienia zębów, przyspieszone Odkłada­nie kamienia nazębnego. Dlatego zastosowano normalną procedurę mycia zębów, taką jaka ma miejsce na Ziemi, z tym że Szczotkę do zę­bów połączono z urządzeniem odprowadzają­cym wódę używaną do płukania jamy ustnej. Wydaje się, że warunki zapewniające odpowied­ni poziom higieny jamy ustnej spełnia szczotka elektryczna do mycia zębów ze wspomnianym urządzeniem do odprowadzania wody z jamy ^ustnej.

Inne źabiegi higieniczne — strzyżenie wło­sów, obcinanie paznokci, manicure i pedicure na pokładzie statków kosmicznych dokonywa­ne są zawsze w pobliżu wylotów odprowadza­jących powietrze z kabiny, do aparatury rege­nerującej.

Kolejnym ważnym problemem ż punktu wi­dzenia higieny było rozwiązanie sprawy usu­wania wydalin (mocz i ekskrementy). W pierw­szych lotach kosmicznych, jak wspomniano po­przednio, kosmonauta na cały czas trwania lotu zakładał skafander, w którego wnętrzu znajdo-? wały się pojemniki przeznaczone na zbieranie wydalin. Pojemniki takie były również w, ska­fandrach kosmicznych zakładanych przez sele* nonautów przy wyjściu na powierzchnię Księ­życa.

W długotrwałych lotach kosmicznych załoga ma do dyspozycji sanitariaty, W porównaniu z tego typu urządzeniami ziemskimi różnią się one zastosowaniem metod pneumatycznych

_z wykorzystaniem nadmuchu powietrza (rys; 66). Ekskrementy i mocz są tam oddzielane od powietrza atmosferycznego i zbierane osobno. W zależności od programu biomedyczhego wy­daliny usuwane są przez specjalny luk w prze­strzeń kosmiczną lub też gromadzone i zabie­rane na Ziemię. Dla ograniczenia ich objętości zagęszcza się je lub zamraża. Obecne rozwiąza­nia techniczne sanitariatów na pokładach stacji orbitalnych chronią wnętrze statków przed za­nieczyszczeniem tymi materiałami biologicz­nymi.

Ochrona zdrowia kosmonautów

W trakcie szkolenia przed lotem kosmonauci uczą się udzielania pomocy przedlekarskiej. W szkoleniu uwzględniane są również pewne elementy postępowania lekarskiego (m.in. umie­jętność wykonywania injekcji, szycia ran, wy­konywania zabiegów reanimacyjnych oraz sto­matologicznych). Szkolenie teoretyczne z zakre­su medycyny praktycznej oraz medycyny lotni­czej i kosmicznej trwa od kilkunastu do kilku­dziesięciu godzin i prowadzone jest przez leka­rzy różnych specjalności.

Na pokładzie statku kosmicznego znajduje się apteczka, w skład której wchodzi szereg le­ków w ampułkach i tabletkach. Leki te są uzu­pełniane w miarę doświadczeń związanych z lo­tami kosmicznymi; zmieniane są również pro­porcje poszczególnych leków. W czasie któregoś z lotów APOLLO u jednego z członków za­łogi wystąpiły wyraźne objawy uczulenia po przyjęciu leku nasennego. Poczynając od tego epizodu wszyscy kosmonauci poddawani są przed startem testom badającym uczulenie na leki, w które wyposażona jest apteczka statku oraz na pasty używane do mocowania elektrod

i czujników biomedycznych na skórze kosmo< naufców.

Ponadto w fekład apteczki wchodzą niezbędnej materiały sanitarne (opatrunki, bandaż c itp.)

, oraz narzędzia lekarskie.

Zachorowania i leczenie kosmonautów w trak­cie lotu. Wszelkie zachorowania kosmonautów na pokładzie statków analizowane są na pod­stawie następujących danych:

— wywiadu chorobowego Uzyskanego od cho­rego i jego kolegów w trakcie seansów łączności z centrum naziemnym,

— parametrów fizjologicznych rejestrowa- nych na pokładzie statku, a przekazywanych na Ziemię drogą teletransmisji,

i —* zasobu wiedzy diagnostycznej kosmonau­tów.

Te wszystkie elementy Umożliwiają podjęcie ostatecznych decyzji przez lekarza znajdującego się w ośrodku kierowania lotami.

Rodzaje schorzeń bądź niedyspozycji kosmo­nautów W trakcie lotu kosmicznego przedsta­wiono na przykładzie‘lotów załogowych stat­ków APOLLO,

W jednym z pierwszych lotów APOLLO do­szło do nieprzyjemnego epizodu torsji u jedne­go z członków załogi. Kosmonauci w pierwszym momencie byli tym faktem zaskoczeni, zgodnie jednak z natychmiastowym poleceniem z cen­trum naziemnego wymiociny zebrano do po-t jemników na fekalia.

Na trzy dni przed startem statku APOLLO-7 u dwóch członków załogi wystąpiły łagodne objawy nieżytu katafalnego nosa. Nieżyt wyle­czono i w dniu startu uznano ich za zdolnych do odbycia lotu. W 15 godzin po starcie u do­wódcy statku wystąpiły silne bóle głowy. Za­lecono aspirynę i ActifecL Dowódca poczuł się lepiej. 24 godziny później objawy choroby prze-

ziębieniowej wystąpiły u pozostałych dwóch członków załogi. Okazało się, że w warunkach nieważkości leczenie stanów zapalnych nosogar- dzieli i zatok jest znacznie trudniejsze niż na Ziemi. Nie dochodzi bowiem do samoistnego ściekania wydzieliny śluzowo-surowiczej zgod­nie z prawem ciężkości. Wycieranie nosa jest mało skuteczne, nie. ma samoistnego drenażu grawitacyjnego zatok obocznych nosa.

W trakcie lotu APOLLO-8 u dowódcy statku wystąpiły wspomniane uprzednio objawy cho­roby lokomocyjnej, przez długi okres utrzymy­wała się u niego bezsenność, w związku z czym przyjmował odpowiednie leki. Jednocześnie, w drugim dniu lotu, stwierdzono u niego zabu­rzenia żołądkowo-jelitowe, wymioty i biegunkę. Rozpoznano wirusowe zapalenie przewodu po­karmowego. Okazało się, że schorzenie o iden­tycznym przebiegu występowało epidemicznie na obszarze Cape Canaveral. Odpowiednie le­czenie doprowadziło do ustąpienia dolegliwości.

W czasie lotu APOLLO-9, na trzy dni przed startem, u dowódcy załogi stwierdzono objawy nieżytu nosa. Na 2 dni przed startem podobne objawy wystąpiły u pozostałych członków za­łogi. Wobec tego start opóźniono o trzy dni. W następnym terminie startu załogę uznano za zdrową. W trakcie lotu wystąpiły objawy cho­roby lokomocyjnej u jednego z członków zało­gi. Przyjmowano leki przeciwko bezsenności (Seconal).

Cała załoga statku APOLLO-20 doznała po­drażnienia skóry, górnych dróg oddechowych oraz spojówek oczu na skutek przedostania się włókna szklanego do atmosfery kabiny. Ponad­to w wodzie pitnej stwierdzono podwyższoną zawartość wodoru (ryzyko biegunki). W związ­ku z tym zapobiegawczo przyjmowano leki de­zynfekujące przewód pokarmowy.

U załogi APOLLO-11 stosowano leki prze-

ciwko chorobie lokomocyjnej i aspirynę. U jed­nego z kosmonautów wystąpiły objawy poronne choroby dekompresyjnej, polegające na ostrymi utrzymującym się bólu lewego kolana, który z czasem uległ osłabieniu i ustąpił.

W trakcie lotu statku APOLLO-12 u dowód­cy stwierdzono łagodny stan zapalny skóry w miejscu mocowania elektrod. Od czasu tego lotu wprowadzono — wspomniane już — obo-^ wiązkowe sprawdzanie wrażliwości kosmonau­tów na pasty używane do mocowania elektrod oraz na elektrody. W locie tym kosmonauci sto­sowali leki przeciwko nieżytowi nosogardzieli oraz leki nasenne.

W pechowym locie APOLLO-13 (zmiana za­dań misji w związku z awarią na pokładzie statku) doszło do ekspozycji kosmonautów na niską temperaturę, co spowodowało konieczność używania skafandrów przez znaczną cz^ść lotu. Jako następstwo ekspozycji na zimno oraz ogra­niczeń w ilościach przyjmowanych płynów wy-* stąpiło odwodnienie organizmów kosmonautów. Na skutek przedłużonego używania pojemników do oddawania moczu stwierdzono również sta­ny zapalne dróg moczowych.

W locie APOLLO-15 z powodu kontuzji ra­mienia u jednego z kosmonautów zastosowano leki przeciwbólowe. W locie tym używano tak­że leki przeciw bezsenności.

Najwięcej leków przyjęła załoga APOLLO-17. Zażywano zarówno leki nasenne, dezynfekują­ce przewód pokarmowy, jak i leki przeciwko chorobie lokomocyjnej.

U kosmonautów stwierdzono po wylądowaniu pewne niedyspozycje i dolegliwości, których listę zestawiono w tabeli 19.

Do lotu statku APOLLO-13 włącznie nie przestrzegano zasady izolowania kosmonautów od personelu naziemnego miejsca startów, co — jak się wydaje — było jedną z przyczyn nasi­

lenia infekcji kataralnych w trakcie lotów. Po­czynając od misji APOLLO-14 wprowadzona tzw. program stabilizacji zdrowia, polegający na izolowaniu kosmonautów od otoczenia. Kon­takt z kosmonautami do ostatniej chwili przed lotem miała tylko część obsługi naziemnej bez­pośrednio związana z lotem oraz grupa lekarzy. Podczas kontaktów z kosmonautami przestrzel gano zasady noszenia masek na twarzy oraz wymogów higieny osobistej. Konferencje pra­sowe przed lotem odbywały się w pomieszczeń niu, gdzie kosmonauci oddzieleni byli od sali szklaną płytą. Wprowadzenie programu stabili­zacji zdrowia przed lotem znacznie ograniczyło zachorowania w trakcie samego lotu.

Realizacja programów biomedycznych pod­czas lotów kosmicznych wymaga odpowiednie­go zasobu wiedzy specjalistycznej. W zależno-

67. Apteczka pokładowa Mirosławą Hermaszewskiego (fot. Jerzy Rapiński)

'

ści od rodzaju prowadzonych badań kosmonauci .przechodzą odpowiednie szkolenie. Posługując sią przykładem Mirosława Hermaszewskiego można stwierdzić, że poziom jego przygotowa­nia specjalistycznego z zakresu wielu dziedzin medycyny lotniczej i kosmicznej jest wysoki. Dzięki temu możliwe było zrealizowanie pro­gramu badań biomedycznych przez polskiego kosmonautę w trakcie lotu (ryś. 67).

^ Optymalnym rozwiązaniem w dziedzinie ba­dań biomedycznych na pokładzie statku byłby udział lekarzy w każdej misji. Jak dotąd, tylko trzech lekarzy odbyło lot kosmiczny (2 radziec­kich i. 1 Amerykanin). Tak więc kosmonautów obarczają obowiązki w zakresie realizacji badań biomedycznych. W trakcie lotu kosmicznego

kosmonauci często pobierają sobie wzajemnie krew przeznaczoną do dalszych badań labora­toryjnych. Pewnym usprawnieniem w tej dzie­dzinie jest skonstruowanie specjalnej automa­tycznej aparatury pomiarowej. Dla ułatwienia pracy oraz prawidłowego wykonania zamierzo­nego programu konieczne stało się skonstruo**. wanie szeregu urządzeń pomocniczych. Ilustra­cją takiego urządzenia może być automatyczna wirówka służąca do rozdziału osocza i masy komórkowej krwi (rys. 68).

POLSKIE BADANIA W DZIEDZINIE BIOLOGII I MEDYCYNY 1U KOSMICZNEJ

Polska była jednym z pierwszych państw na świecie, w którym powołano odrębny instytut naukowy zajmujący się problemami ochrony zdrowia personelu latającego. W 1978 r. pla­cówka ta, pod nazwą: Wojskowy Instytut Me­dycyny Lotniczej, obchodziła pięćdziesiątą rocz­nicę swojego istnienia. W tematyce naukowej instytutu dominowały problemy, wpływu fizycz­nych czynników lotu na organizm człowieka. Należy pamiętać, że szereg osiągnięć medycyny lotniczej umożliwiło lot człowieka w przestrzeń kosmiczną.

Z końcem lat pięćdziesiątych podjęto bada­nia nad wpływem subgrawitacji na czynność poszczególnych układów organizmu człowieka i zwierząt doświadczalnych. Badania te były prowadzone w dwóch ośrodkach naukowych, w WIML — przez prof. Stanisława Barańskiego i współpracowników oraz w Zakładzie Patolo­gii Ogólnej i Doświadczalnej Akademii Medycz­nej w Warszawie przez profesorów Juliana Wa- lawskiego i Zbigniewa Kaletę. Badania prowa­dzono w układzie imitującym subgrawitację, tj. w -\yarunkach immersji wodnej. Badając m.in. wpływ stanów subgrawitacji na czynność prze­wodu pokarmowego stwierdzono, że w tych wa­runkach słabną ruchy jelit oraz zwalnia się

szybkość wchłaniania substancji pokarmowych;; Warto podkreślić, że wyniki tych badań były jedną z pierwszych prac tego typu opublikowa­nych w światowym piśmiennictwie medycznym.¹ W innych badaniach ustalono przebieg zmian, zachodzących w układzie krążenia pod wpły-: wem subgrawitacji.

Badania kontynuowano w latach następnych,’ stosując inny model doświadczalny — unieru­chomienie zwieiząt (hypokinezja). Oceniano przebieg zmian cytofizjologićznych w mięśniach-, tkance kostnej oraz nadnerczach (WIML oraz Instytut Biostruktury Akademii Medycznej w Warszawie), a także — ogólnoustroj owych' zmian metabolicznych (Zakład Fizjologii Pracy Centrum Medycyny Doświadczalnej i Klinicz­nej PAN — zespół kierowany przez prof. Sta­nisława Kozłowskiego).

Inną grupą tematów, którym poświęcono wie­le uwagi w polskich badaniach z zakresu bio­logii i medycyny kosmicznej, była chronobiolo- gia. Ustalano wpływ fizycznych czynników lotu na przebieg rytmów okołodobowych — ważnych dla sprawności psychofizycznej ustroju człowiek ka. Przeprowadzano ocenę desynchronizacji rytmów biologicznych przez zmianę odpowied­nich synchronizatorów (loty transkontynental- ne, badania polarne).

Prowadzone są także badania wpływu zmien­nego środowiska gazowego na zdolność do pra­cy fizycznej i umysłowej człowieka.

W kilku ośrodkach naukowych w Polsce przeprowadza się prace doświadczalne z radio­biologii i radioochrony.

Realnym udziałem Polski w kosmicznych ba­daniach biomedycznych prowadzonych w ra­mach międzynarodowego programu naukowego Interkosmos były eksperymenty naukowe na zwierzętach odbywających 3-tygodniowe loty kosmiczne w BIOSPUTNIKACH-782 i 936 (ryś.

€9, 70). Po locie przeprowadzono badania na materiale biologicznym pochodzącym od zwie­rząt doświadczalnych. Wykazano szereg zmian w ultrastrukturze włókien mięśnia sercowego* mięśni szkieletowych, nadnerczy i kości. Wyni­ki tych badań, przeprowadzonych przez zespoły prof. S. Barańskiego (WIML) i prof. K. Ostrow­skiego (Instytut Biostruktury Akademii Me­dycznej w Warszawie), były referowane na Światowych Kongresach Medycyny Lotniczej i Kosmicznej.

Lot pierwszego Polaka-kosmonauty

W dniu 16 lipca 1976 r. podpisano w Moskwie porozumienie między Akademiami Nauk kra­jów socjalistycznych, w tym i Polski, o włącze­niu przedstawicieli tych krajów do załóg stat­ków kosmicznych. W latach 1976—1978 podję­to przygotowania i szkolenie kosmonautów CSRS, Polski i NRD.

Przeprowadzenie naboru kandydatów do lotu kosmicznego w Polsce zlecono Wojskowemu In­stytutowi Medycyny Lotniczej. W celu skróce­nia czasu szkolenia kandydatów na kosmonau­tów ustalono, źe winni oni posiadać:

— wyższe wykształcenie techniczne,

— duże doświadczenie lotnicze,

— wysokie standardy zdrowia (stan zdrowia wymagany od pilotów samolotów naddźwięko- wych).

Po przeprowadzeniu wszechstronnej analizy akt lotniczo-lekarskich wyłoniono grupę kilku­dziesięciu ochotników. Poddano ich specjalnym rozszerzonym badaniom lotniczo-lekarskim z zastosowaniem dodatkowych testów na symu­latorach lotniczych. Tak wyselekcjonowana gru­pa została skierowana do Wojskowych Ośrod­ków Szkoleniowo-Kondycyjnych na Mazurach

i w Zakopanem. W ciągu miesięcznego pobytu w wymienionych ośrodkach zwracano uwagę na podniesienie poziomu wydolności i sprawności fizycznej kandydatów z uwzględnieniem ćwi­czeń narządu przedsionkowego. Po zakończeniu treningów kandydaci przeszli kolejne badania selekcyjne w WIML. Ńastępnie już znacznie, mniejsza grupa kandydatów rozpoczęła treningi na specjalnych symulatorach lotniczych. Bada­ni przechodzili treningi w komorach niskich ciśnień i temperatur oraz na wirówce przecią­żeniowej (rys. 71, 72).

W treningu aparatu przedsionkowego stoso­wano szereg ćwiczeń (batut, huśtawka Chiłowa, looping, koło żyroskopowe potrójne), w których występowały tzw.’ przyspieszenia Coriolisa. Pro­wadzono wielokierunkowe, intensywne zajęcia z wychowania fizycznego. Po zakoil%?£nmVtre- ningów przygotowawczych polskich kandyda­tów na kosmonautów przeprowadzono końcowe badania lekarskie w WIML i wybrano do dal­szej selekcji 4 polskich kandydatów. Wspólna Polsko-Radziecka Komisja Lekarska oraz Spe­cjalna Komisja w Centrum Przygotowania Kos­monautów im. J. Gagarina w Gwiezdnym Mia­steczku potwierdziła decyzję polskich lekarzy. Wszyscy nasi kandydaci zostali uznani za zdol­nych do udziału w programie kosmicznym. Ostateczny wybór dwóch kandydatów do lotu kosmicznego tym razem był już oparty nie na wynikach badań lekarskich, lecz na testach psychologicznych, wiadomościach fachowych i stopniu znajomości języka rosyjskiego.

Mirosław Hermaszewski i Zenon Jankowski zostali skierowani do Ośrodka Przygotowań Kosmonautów w ZSRR. Po pomyślnym zakoń­czeniu programowego szkolenia i zdaniu egza­minów końcowych pierwszy Polak-kosmonauta mógł odbyć lot kosmiczny (rys. 73). Tak więc rok 1978, rok jubileuszu Wojskowego Instytutu

Medycyny Lotniczej, został uwieńczony lotem Polaka-kosmonauty, co oznaczało realne wkro­czenie instytutu w praktyczne badania z zakre­su medycyny kosmicznej.

W trakcie lotu kosmicznego Mirosław Her­maszewski realizował za pomocą wyproduko­wanej w kraju aparatury kilka programów za­projektowanych przez polskich lekarzy i inży* nierów. Ponadto brał udział we wspólnych eks­perymentach radziecko-polskich oraz radziecko- -czechosłowacko-polskich.

Polskie badania biomedyczne w locie SOJUZ-30 — SALUT-6

W ramach przygotowania i realizacji wspól­nego lotu załogowego SOJUZ-30 — SALUT-6 polscy/naukowcy opracowali aparaturę i meto­dykę do badania tolerancji wysiłkowej orga­nizmu kosmonautów oraz czynności receptorów smaku.

Posłużono się trzema przyrządami opracowa­nymi w WIML; były to: Fizjotest, Kardiolider i Elektrogustometr. Zastosowano je w ekspery­mentach medycznych nazwanych: „Zdrowie”, „Kardiolider”.i „Smak”.

Eksperyment „Zdrowie”. Z dotychczasowych obserwacji załogowych lotów kosmicznych wy­nikało, że u kosmonautów wskutek nieważ­kości i przypisanych jej zmian fizjologicznych

— obniża się wydolność fizyczna. Wielkość tego spadku jest uzależniona od ilości i intensywno­ści ćwiczeń fizycznych na pokładzie statków i stacji orbitalnych. Po powrocie na Ziemię ni­ska wydolność fizyczna i wiążąca się i tym mała sprawność układu krążenia utrudniają procesy readaptacji ustroju do ciążenia ziem­skiego.

Zaplanowany eksperyment „Zdrowie” prze­widywał pomiary wydolności fizycznej przed lotem i bezpośrednio po wylądowaniu w celu dokładnego określenia spadku tolerancji wysił­

kowej ustroju i podjęcia odpowiednich działań profilaktycznych.

Z uwagi na przebieg zmian zachodzących w układzie krążenia podczas pobytu w prze­strzeni kosmicznej przewidywano stosowanie obciążeń fizycznych na cykloergometrze odpo­wiednio do możliwości wysiłkowych ustroju kosmonauty. Zaprojektowana aparatura o na­zwie Fizjotest rejestrowała: prądy czynnościo­we serca (EKG), częstość skurczów serca, auto­matyczny pomiar ciśnienia tętniczego krwi, częstość oddechów, wentylację minutową płuc oraz temperaturę głęboką ciała.

Na zasadzie ujemnego sprzężenia zwrotnego pomiędzy częstością skurczów serca a obciąże­niem na cykloergometrze rejestrowano wiel­kość wykonanej pracy (w kG • m/min) w wa­runkach równowagi czynnościowej układu krą­żenia (steady State).

Innymi słowy, Fizjotest dawkował obciążenia fizyczne w zależności od aktualnej wydolności fizycznej kosmonautów (rys. 74, 75). Aparat Fizjotest został tak zaprojektowany, aby można było go wykorzystać na stacjach orbitalnych w warunkach nieważkości, przy czym pomiaru parametrów fizjologicznych można dokonywać na podstawie wskaźników cyfrowych, rejestra­cji graficznej lub magnetycznej.

Eksperyment „Kardiolider”. Naturalnym środ­kiem zapobiegającym występowaniu zmian to­warzyszących nieważkości są intensywne ćwi­czenia fizyczne (ćwiczenia na cykloergometrze, bieżni ruchomej oraz trening siłowy przy uży­ciu ekspanderów gumowych).

Miarą zastosowanego obciążenia fizycznego jest wysiłkowa częstość skurczów serca. Każdy kosmonauta ma inne progowe, skuteczne tre­ningowe obciążenia określane częstością skur­

czów> serca. Obciążenia te w trakcie treningu stale wzrąstają.

Z tego względu zaprojektowano i dostosowa­no do warunków pracy w nieważkości urządze­nie elektroniczne (zasilane bateryjnie), oparte na znanym wcześniej w medycynie sportowej aparacie pod nazwą cardioleader. Służy ono do prowadzenia treningu fizycznego z równoczesną kontrolą częstości skurczów serca. Urżądzenie to waży mało (ok. 250 g) dzięki zastosowaniu w jego konstrukcji układów scalonych. Impul­sy informujące o pracy serca aparat zbiera za pomocą 3 elektrod umieszczonych na klatce piersiowej. Pożądane treningowo wartości skurczów serca reguluje sięgną skali obciążeń w zakresie od minimum do maksimum, np. 130—140/min. Wszelkie przekroczenie wartości in plus jak i ¿u minus 'jest sygnalizowane dźwiękiem. W wypadku obciążeń podprogo- wych aparat informuje o potrzebie zwiększenia obciążenia, jeżeli zaś częstość skurczów serca przekroczy „górny próg” odpowiedni sygnał akustyczny nakazuje zmniejszenie wysiłku (rys. 76, 77). Aparat Kardiolider potwierdził również swoją przydatność praktyczną w okresie tre­ningu readaptacyjnego na Ziemi. Czynione są próby zastosowania tego urządzenia do kontroli treningu w spodniach podciśnieniowych Czybis. Ze względu na miniaturyzację i dużą niezawod­ność, sprawdzoną w warunkach Kosmosu, Kar­diolider znajdzie zapewne zastosowanie przy kontroli uciążliwości pracy fizycznej w prze­myśle, treningu sportowców i w rehabilitacji kardiologicznej.

Eksperyment „Smak”. W warunkach nieważ­kości występują zaburzenia czynnościowe na­rządów zmysłów. Z dotychczasowych obserwa­cji i odczuć kosmonautów wynikało, że docho­dzi również do zaburzenia wrażeń smakowych.

Na tej podstawie opracowano oryginalne urzą­dzenie — Ełektrogustometr (rys. 78). Aparat ten rejestruje próg odczucia smaku, a bodźcem „prowokującym” wystąpienie wrażeń smako­wych jest prąd elektryczny. Badany w jednej ręce'trzyma tzw. elektrodę bierną, drugą nato-

i |

miast..— elektrodę „czynną” —- przykłada za­wsze «do tych samych okolic koniuszka języka. Obiektywna wartość progu smakowego wyraża­na jest wielkością natężenia prądu (w granicach I od 0 do 200 mA), przy której badany odbiera wrażenia smakowe.

Ponadto w czasie lotu Hermaszewskiego pro­wadzone były dwa eksperymenty psychologicz­ne: badanie wpływu czynników lotu kosmicz­nego na stan psychofizjologiczny na podstawie dziennika samooceny (program realizowany wspólnie z ZSRR) oraz określanie wpływu pro­gramu rekreacyjnego na stan psychofizjologicz­ny („Relaks”).

Mirosław Hermaszewski brał czynny udział w realizacji następujących międzynarodowych programów badań biomedycznych:

— badania czynności układu krążenia w wa­runkach stosowania ubioru podciśnieniowego Czybis (Wspólnie z ZSRR),

— badania rozmieszczenia krwi w różnych obszarach ciała metodą reograficzną (wspólnie z ZSRR),

— badania wymiany < cieplnej (wspólnie z CSRS i ZSRR),

— badanie wymiany tlenowej tkanek (meto­dą polarograficzną wspólnie z CSRS i ZSRR).

Rozpoczęte przez załogę statku SOJUZ-30 ba­dania biomedyczne opracowane w Polsce były kontynuowane przez następną załogę między­narodową wlocie SOJUZ-31 (W. Bykowski — ZSRR i S. Jahn — NRD).

Polskie badania polarne w programie Interkosmos

Prognozowanie zachowania się człowieka podczas długotrwałego przebywania w sztucz­nym środowisku i w warunkach izolacji psy- cho-socjologicznej jest jednym^vz głównych pro­blemów medycyny i psychologii kosmicznej. Te­matykę biomedyczną — włączoną do programu naukowego Interkosmos — realizuje się w pol­skich stacjach polarnych (rys.' 79).

Rejony polarne zapewniają doskonałe warun­ki prowadzenia badań z zakresu wpływu eks­tremalnych czynników fizycznych na organizm człowieka. W tych regionach świata różne czyn­niki geofizyczne mają inne wartości (np. pole magnetyczne, promieniowanie jonizujące itp.). W strefach polarnych inne też są synchroniza­tory rytmów biologicznych (np. czas trwania dnia i nocy polarnej). Sytuacja ta odpowiada

warunkom, w jakich przebywa załoga statku kosmicznego odbywającego lot międzyplanetar­ny.

Jednym z głównych problemów biomedycz­nych rozwiązywanych w badaniach polarnych jest ustalenie wpływu zmienionych wartości synchronizatorów rytmów dobowych (czynniki foto- i geoekologiczne) na czynności fizyczne i psychiczne człowieka. Sprawdza się np. na członkach załogi zimującej metody zapobiega-¹ nia desynchronizacji rytmów biologicznych. Mogą być one następnie wykorzystane przy planowaniu misji kosmicznych.

Równie ważne są problemy natury psycholo­gicznej. Kryteria naboru kandydatów do wy­praw polarnych ustala się pod kątem efektyw­ności ich działania. Browadzone są bardziej szczegółowe badania psychologiczne dotyczące m.in.: skutków deprywacji sensorycznej, wza­jemnych interakcji w izolowanej, małej grupie, pozycji i cech osobowych formalnego i rzeczy­wistego kierownika grupy (wyprawy).

Sprawdza się również właściwości adaptacyjT ne organizmu człowieka do surowych warun­ków klimatycznych.

Badania prowadzone w regionach polarnych znajdą więc zapewne zastosowanie przy nabo­rze kandydatów do długotrwałych wieloosobó- wych lotów kosmicznych.

ZAKOŃCZENIE

Próba podsumowania stanu wiedzy szybko rozwijającej się dyscypliny naukowej kryje w sobie niebezpieczeństwo pominięcia przez autorów spraw naprawdę ważnych lub zagad­nień, które wyjaśniono dosłownie w ostatniej chwili, tzń. już po oddaniu pracy do wydaw­nictwa. Podobna sytuacja zaistniała w naszym wypadku. Ostatnie dwa lata Obfitowały w kilka wydarzeń, które wymagają nieco szerszego ko­mentarza.

Przy omawianiu zagadnienia tolerowania przez człowieka czynników lotu kosmicznego wyrażano tylko umiarkowanie optymistyczny pogląd na temat realności długotrwałego poby­tu w Kosmosie. Wspominaliśmy, że dłużej trwa­jące loty kosmiczne wymagać będą stworzenia na pokładzie statków kosmicznych sztucznej grawitacji, niwelującej skutki nieważkości* Po­jęcie. długotrwałości lotu należy jednak w świe­tle odbytych ostatnio radzieckich misji kosmicz­nych traktować bardziej elastycznie.

Przypomnijmy epopeę radzieckiej stacji orbi­talnej SALUT-6, która orbituje w przestrzeni okołoziemskiej już przeszło 2 lata. Na jej po­kładzie może żyć i pracować jednocześnie 4

kosmonautów. Przebywały w niej już trzy pod­stawowe ekspedycje radzieckie, odwiedzili ją kosmonauci z Polski, Czechosłowacji, NRE> i Węgier.

Czas trwania poszczególnych misji w stacji SALUT-6 wynosił 96, 140 i 175 dni. Tak więc człowiek może spędzić w przestrzeni kosmicz­nej pół roku dzięki wprowadzeniu szeregu urządzeń i przestrzeganiu zasad postępowania profilaktycznego. Postępowanie ochronne na po­kładzie stacji orbitalnej zależy od fazy lotu. W trakcie ostatniego sympozjum Interkosmosu (Kraków—Warszawa, czerwiec 1979 r.) przed­stawiono zasady postępowania kosmonautów podstawowych ekspedycji radzieckich.

Na pokładzie stacji SALUTU Znajdują się następujące środki i urządzenia profilakty­czne.

— kompleksowe stanowisko treningowe (bie­żnia ruchoma),

— kostium treningowo-przeciążeniowy (TNK-1),

— cykloergometr,

— kostium obciążeniowy długotrwałego uży- cia (Pingwin-3),

— profilaktyczny kostium próżniowy (Czy- bis),

— mioelektrostymulator,

— środki farmakologiczne,

— profilaktyczny kostium adaptacyjny uży­wany po wylądowaniu (PPK-S),

— preparaty uzupełniające niedobór soli mi­neralnych.

Na czynności profilaktyczne zapobiegające sku­tkom długotrwałego działania nieważkości prze­znacza się 2,5 godziny dziennie.

Począwszy od piętnastego dnia lotu trening fizyczny uzupełnia się mioelektrostymulacją, a w ciągu ostatnich 5 dób przed lądowaniem przeprowadza się blisko 2-godzinny trening

w urządzeniu dq dekompresji dolnej połowy ciała.

Trening fizyczny prowadzony na bieżni ru­chomej i cykloergometrze trwa 1 godz. rano i 1,5 godz. wieczorem i jest ułożóny w cyklu ^dniowym. Pierwszego dnia jest to trening sz$$)kQŚciowo-siłowy (wydatek energetyczny oblicza się na 320—330 Kcal, drugiego dnia — trening siłowy (380—420 Kcal), w dniu trzecim trening wytrzymałościowy (450—-500 Kcal) i wreszcie czwarty dzień poświęcony jest na aktywny wypoczynek fizyczny zgodnie z upo­dobaniami kosmonautów.

Trening na bieżni ruchomej. odbywa się w kostiumie treningowo-przeciążeniowym (TNK- -1). Kostium ten ma elastyczne gumowe amor­tyzatory obciążające układ kostno-mięśniowy w osi długiej ciała z siłą około 50 kg.

. Trening fizyczny kontrolowany jest przez aparaturę medyczną (m.in. pulsotachometr sta­cjonarny i polski Kardiolider). Przez cały czas trwania lotu kosmonauci noszą kostium obcią­żeniowy Pingwin przez okres nie krótszy niż 8 godz./dobę. Kostium ten ma wszyte w tkani­nę - ściąga j,ące pasy gumowe w okolicy klatki piersiowej, jamy brzusznej, grzbietu i bdcznych części nóg.

Na cykloergometrze stosowane są obciążenia 590, 800, 980, 1170 i 1350~kGm/min. W trakcie tych ćwiczeń przekazywane są telemetrycznie dane na temat wartości obciążenia fizycznego i reakcji układu krążenia.

Profilaktyczny kostium próżniowy Czybis skonstruowany jest z gazoszczelnej tkaniny. Ma harmonijkowe spodnie, hermetyczny pierścień brzuszny i szelki. Wewnątrz spodni umieszczo­ne są metalowe obręcze zapobiegające przylega­niu tkaniny do ciała. W okolicy bioder znajduje się regulator rozrzedzania powietrza, zawór bez­pieczeństwa, wskaźnik ciśnienia wewnątrz ubio-

ru oraz podłączenia do aparatury biomedycznej. Urządzenie Czybis stosuje się w dniach badań lekarskich oraz w czasie ostatnich 5 dni przed lądowaniem.

Wspomniany poprzednio mioelektrostymula- tor ma na celu usuwać skutki zmęczenia fizycz­nego powodowanego treningiem Oraz zapobie­gać procesom zanikowym tkanki mięśniowej; Zabiegi elektrostymulacji trwają około 10 min., a dotyczą okolic brzucha, grzbietu i podudzi.

* Również w celu obniżenia lub usunięcia skut­ków zmęczenia zaleca się kosmonautom przyj^ mowanie preparatów witaminowych (Dekame- wit-1 i Dekamewit-2). Przyjmują oni także pre­paraty uzupełniające zasoby sodu i potasu w organizmie.

Zasada użycia i konstrukcji profilaktycznego kostiumu adaptacyjnego została omówiona po­przednio przy opisie ubioru używanego przez kosmonautów po wylądowaniu.

W stacji SALUT-6 wzbogacono aparaturę kontrolno-pomiarową promieniowania jonizują­cego. Zwiększano m.in. iiczbę indywidualnych dozymetrów rejestrujących nieprzerwanie in­dywidualną dawkę promieniowania otrzymaną przez Kosmonautów w trakcie całego lotu.

Odpowiednie postępowanie usprawniające po­zwala skrócić czas readapatacji kostnonautów do ciążenia ziemskiego. Postępowanie to pro­wadzone pod kierunkiem specjalistów medycy­ny kosmicznej obejmuje właściwie dawkowany trening fizyczny, zabiegi fizykoterapeutyczne (masaże, elektromiostymulację, kąpiele- itp.) oraz pobyt w uzdrowiskach.

Trwają też przygotowania do załogowych lo­tów kosmicznych w Stanach Zjednoczonych w ramach programu promu kosmicznego (SPACE—SHUTTLE). Poprzedni okres rozwoju astronautyki amerykańskiej został definitywnie zakończony w dniu 12 lipca *1979 r., kiedy to

stacja prbitralna SKYLAB częściowo spłonęła w atmosferze ziemskiej, a jej resztki spadły na Ziemię, nie powodując szczęśliwie żadnych zni­szczeń.

W chwili obecnej w grupie kandydatów do lotu SPACE—SHUTTLE znajduje się 80 pilo­tów oraz 124 naukowców. Czas trwania po­szczególnych lotów promu kosmicznego ma wy­nosić kilkanaście dni. Do programu przygotowań włączono naukowców — kobiety różnych spe­cjalności. 21 kandydatek w wieku od 25 do 35 lat przechodzi obecnie kolejne etapy przy­gotowań. Decyzję o włączeniu do przygotowań kobiet poprzedziły szczegółowe badania biome­dyczne. Sprawdzano m.in. wpływ kilkunasto- dniowego unieruchomienia w łóżku (jako symu­lacji stanu hypograwitacji) na przebieg proce­sów zanikowych w układzie mięśniowo-szkie- letowym, na czynności układu krążenia, tole­rancję przeciążeń przed unieruchomieniem i po nim. Wyniki tych badań referowała przedsta­wicielka NASA podczas pięćdziesiątego Zjazdu Amerykańskiego Towarzystwa Medycyny Lot-, niczej i Kosmicznej, w Waszyngtonie w 1979 r. Ku zaskoczeniu głównip męskiego audytorium udowodniła ona, że kobiety powinny znacznie lepjej znosić niekorzystne czynniki lotu I kos­micznego. Okazuje się, że w trakcie 7—10-dnio- wego unieruchomienia zmiany zanikowe w układzie mięśniowo-szkieletowym oraz zaburze­nia w gospodarce wodno-elektrolitowej’ u ko­biet były wyraźnie mniej zaawansowane niż u mężczyzn. Kandydatki i kandydatów poddawa­no ocenie tolerancji przeciążeń w osi głowa— nogi przed unieryphomieniem i po unierucho­mieniu. Badanych wirowano do wartości prze­ciążenia + 3 G_z. Również i w tym przypadku pogorszenie tolerancji było u kobiet znacznie słabsze niż u mężczyzn. Badając reakcję na de­kompresję dolnej połowy ciała stwierdzono od­

mienność przebiegu czynności układu krążenia u kobiet i u mężczyzn. W trakcie dekompresji * obserwowano u kobiet przyspieszenie tętna

i obniżenie ciśnienia tętniczego krwi, podczas! gdy u mężczyzn występują zjawiska odwrotne. I

Jak się jednak Wydaje, jeszcze przez długi czas wśród kosmonautów dominować będą męż­czyźni. Udoskonalenia techniczne współczes~| nych statków kosmicznych, (można wręcz mó-l wić już o pewnym stanie komfortu), zmniej- i szenie natężenia działania czynników fizyczni nych towarzyszących startowi i lądowaniu po-^ zwolą na złagodzenie kryteriów zdrowotnych stosowanych wobec kandydatów do lotów kos-,| miczńych. Względna doskonałość statków kos-J micznych ułatwi życie kosmonautów przy tym| samym poziomie bezpieczeństwa lotów. Roz-i patruje się np. możliwość zniesienia obowiązku zakładania ciężkich i niewygodnych kombine- zonów kosmicznych na okres startu i lądowa-^ nia.

Przed lotem człowieka w przestrzeń między-, planetarną, w kierunku innych planet niezbęd- : ne będzie rozwiązanie szeregu problemów na-1 tury medycznej, technicznej itp. Jednym z ta­kich zagadnień są problemy ratownictwa kos­micznego rozumianego bardzo szeroko. Dotyczy ono zarówno sytuacji awaryjnych w czasie lotu, jak i ratownictwa kosmonautów na Ziemi. Do­tychczas orbity statków kosmicznych omijały w zasadzie strefy polarne i ewentualne lądowa-; nie mogło mieć miejsce w strefach klimatycz­nych umiarkowanych lub zamieszkanych.

Wykorzystanie orbit polarnych, a takie pla­nuje się m.in. dla promu kosmicznego, nastrę­cza zupełnie nowe kłopoty z zabezpieczeniem życia i zdrowia kosmonautów, którzy szczęśli­wie wrócili z podróży kosmicznej, a mogą zgi­nąć na macierzystej planecie w wypadku lą­dowania awaryjnego, przed ich odnalezieniem.

Stąd w wyposażeniu awaryjnym kosmonautów najbliższej przyszłości muszą znaleźć się odzież oraz wszystkie przedmioty umożliwiające prze­życie przez co najmniej 72 godz. zarówno w tropiku, jak i na nieprzyjaznej człowiekowi Antarktydzie.

Można żywić nadzieję, że postęp astronautyki będzie się odbywał na zasadach pełnej współ­pracy międzynarodowej. Człowiek, mieszkaniec Ziemi, będzie mógł wreszcie realizować swoje największe marzenia — poznanie bliższego

i dalszego sąsiedztwa swej macierzystej pla­nety.