Уникальные научные установки ГНЦ РФ

Уникальная научная установка - Стенд "гипогравитация"

[Гипогравитация] Актуальность создания стендовой базы «Гипогравитация» обусловлена четко наметившейся в мировой космонавтике тенденцией к переходу от орбитальных, околоземных полётов к подготовке пилотируемых полётов в дальний космос (к Луне, Марсу) и дефицитом сведений об особенностях воздействия факторов, присущих таким экспедициям, на организм человека. Первоочередной целью полетов за пределы околоземной орбиты является Луна как наиболее близко расположенное к нашей планете небесное тело. Разработка эффективной системы медико-биологического обеспечения пилотируемых полетов к Луне с десантированием и длительной работой экипажа на ее поверхности требует проведения большого объёма опережающих исследований, как на орбитальных станциях, так и в наземных условиях, моделирующих особенности условий перелета от Земли к Луне и физиологическое состояние космонавтов в условиях пониженной в 6 раз по сравнению с Землей лунной гравитации.

Анализ результатов физиологических исследований основных систем организма, выполненных к настоящему времени в длительных космических полетах и после их завершения, свидетельствует, что в лунной экспедиции, включая как сам полет, так и пребывание на лунной поверхности, может развиться ряд неблагоприятных реакций под влиянием факторов, сопутствующих лунной миссии.

Воздействие этих факторов, как свидетельствует опыт космических полетов на околоземных орбитах, вызывает не только изменения со стороны основных систем организма, но оказывает также отрицательное влияние на работоспособность и физическое состояние экипажа во время полета, выполнения ВКД, при воздействии перегрузок на участке спуска и в процессе реадаптации к земной силе тяжести.

Применительно к экспедиции на Луну необходимо уже в ближайшее время проработать и обосновать основные направления исследований, которые необходимо выполнить на начальных этапах подготовки. В связи с этим актуальное значение приобретает выбор и обоснование, с учетом предварительно выбранных направлений медико-физиологических исследований, комплексов параметров и методических приемов для изучения в длительных полетах и в наземных модельных исследованиях состояния основных систем организма, включая разработку эффективных средств профилактики.

Разработка средств профилактики неблагоприятного воздействия на организм человека условий микрогравитации и пониженной гравитации требует глубоких знаний о механизмах их развития. Число исследований, посвященных влиянию гипогравитации, свойственной при нахождении человека в условиях лунной гравитации, является крайне ограниченным, а многосторонность эффектов влияния гипогравитации на физиологические системы организма велико. При этом следует принимать во внимание и тот факт, что в ходе длительного воздействия микрогравитации вклад тех или иных механизмов в развитие кардиореспираторных и двигательных нарушений может изменяться.

Кроме того, следует учитывать, что условия пилотируемых космических полётов к Луне и пребывания на ее поверхности, существенно отличается от таковых в орбитальных полетах. В полете на Луну на организм человека последовательно будет подвергаться гравитационной разгрузке и нагрузке различной степени. На начальном этапе – переход от земной гравитации в 1 G к кратковременным перегрузкам величиной до 3-4,5 G во время старта. Далее, по меньшей мере 3-4-дневное воздействие микрогравитации (0 G) во время перелета по трассе Земля-Луна. Затем кратковременные перегрузки при посадке на лунную поверхность и, наконец, пребывание и работа в условиях длительного воздействия лунной гравитации величиной 1/6 G. При возвращении на Землю измененные профили гравитации будут действовать на организм человека в обратном порядке. Таким образом, необходимо учитывать последовательное воздействие на организм человека различных гравитационных условий.

Целью модернизации существующей УНУ является создание стендовой базы для изучения физиологических сдвигов в состоянии основных систем организма человека в условиях наземного моделирования активных этапов космического полета к Луне. Стендовая база «Гипогравитация» будет является уникальной научной комплексной исследовательской базой, позволяющей проводить исследования по изучению физиологических эффектов микро- и гипогравитации при подготовке пилотируемой экспедиции на Луну.

В состав стендовой базы «Гипогравитация» входит комплекс специальных ложементов, позволяющих моделировать физиологические эффекты микро- и гипогравитации, комплекс научного, медицинского и исследовательского оборудования, необходимого для проведения модельных наземных экспериментов. Моделирование пребывания человека в условиях микро- и гипогравитации при использовании специальных ложементов достигается переводом человека в положение лежа при различных углах к горизонтальной плоскости на обезвешенной мягкой опоре ложемента. Конструктивно каждый ложемент состоит из несущей рамы, поворотного стола с электромеханическим приводом, подвижного матраса с системой автоматического обезвешивания (компенсации веса), системы пневмопривода и блока управления. В качестве модели длительного пребывания в условиях невесомости используется метод антиортостатической гипокинезии (АНОГ) с углом наклона тела человека по отношению к горизонту -6°. В целях изучения физиологических эффектов пониженной в 6 раз по сравнению с Землей лунной гравитации используется модель ортостатической гипокинезии, основанная на переводе человека в условия длительного постельного режима с положительным углом наклона тела, равным +9,6° по отношению к горизонту. Наземное моделирование активных этапов космического полета к Луне достигается последовательным воздействием АНОГ с углом наклона тела человека по отношению к горизонту -6° (как модели невесомости при перелете по трассе Земля-Луна), ортостатической гипокинезии (ОГ) с углом наклона тела человека по отношению к горизонту +9,6° (как модели лунной гравитации во время пребывания на поверхности Луны), АНОГ воздействием с углом наклона тела человека по отношению к горизонту -6° (как модели невесомости при перелете по трассе Луна-Земля).

В результате дооснащения УНУ стендовой базой «Гипогравитация» будет создан не имеющий аналогов в мире комплекс, позволяющий проводить физиологические исследования в условиях моделирования этапов космического полета к Луне с участием 4-х испытателей одновременно, а также до 10 испытателей в условиях моделирования физиологических эффектов микрогравитации.

Стендовая база «Гипогравитация» позволяет проводить комплексные многосуточные экспериментальные исследования с одновременным участим 14 испытателей. Оснащение комплекса современными технологиями нейрофизиологических исследований создаст условия для стандартизации методов оценки эффективности применяемых средств профилактики негативных эффектов микрогравитации. Комплекс обеспечит возможность проведения широкого набора исследований, как фундаментального, так и прикладного характера для реализации приоритетов научно-технологического развития Российской Федерации.