Основные результаты эксперимента со 105-суточной изоляцией

Успешно проведен предварительный 105-суточный эксперимент, моделирующий основные особенности пилотируемого космического полета к Марсу, в котором участвовал международный экипаж в составе четырех представителей Российской Федерации и двух представителей Европейского космического агентства. Выполнено более 70 российских и зарубежных эксперимента, направленных на изучение особенностей физиологической и психологической адаптации членов экипажа к условиям автономного функционирования, взаимодействия экипажа с персоналом центра управления экспериментом при измененных условиях коммуникации и др. Уточнен перечень и содержание организационно-методической документации, необходимой для проведения основного 520-суточного эксперимента по моделированию пилотируемого полета к Марсу.

Изучение механизмов адаптации живых систем при моделировании основных осо-бенностей пилотируемой марсианской экспедиции

Основные результаты

Уточнены критерии медицинского и психологического отбора испытателей-добровольцев для основного 520-суточного эксперимента.

Не выявлено отрицательного влияния экспозиции шума в эксперименте на состояние слуховой функции испытателей-добровольцев.

Показан положительный эффект курсового приема фитопрепарата «Родэлим» на операторскую деятельность, при этом не было отмечено его негативного влияния на сердечно-сосудистую систему, гематологические показатели и показатели метаболизма.

Отработан метод удаленной диагностики состояния ротовой полости при помощи специальной интраоральной цифровой видеокамеры с последующей передачей изображений на «Землю» для обработки и анализа данных.

С использованием метода оценки уровня постоянного потенциала головного мозга у всех испытуемых обнаружены однонаправленные изменения (снижение) потенциала в период изоляции с восстановлением его уровня после завершения эксперимента.

Проведенный впервые автоматизированный контент-анализ письменных отчетов персонала центра управления экспериментом позволил выявить и количественно описать особенности и стратегии коммуникативного поведения членов экипажа в зависимости от периодов адаптации к этапам эксперимента.

В ходе изоляции у испытателей обнаружено увеличение активности в крови креатинфосфокиназы, креатинина, магния и железа, тенденция к снижению концентрации общего белка, мочевины, мочевой кислоты, холестерина и его фракций при компенсаторном увеличении содержания триглицеридов, снижение активности общей и панкреатической липазы и амилазы, а также ГГТ, незначительное замедление свертывания крови по внешнему пути.

Показано, что пребывание в гермообъкте приводило к гипермобилизации функционального состояния системы естественной резистентности организма, проявляющейся в усилении экспрессии адгезивных рецепторов, PRRs и функциональной активностью фагоцитирующих клеток.

Не выявлено существенных изменений в энергообразующей системе эритроцитов. Отмечено компенсаторное повышение активности Г6ФД и снижение эритропоэтина. Аналогичная картина наблюдается у космонавтов в первые две недели после завершения длительных космических полетов.

Анализ показателей психофизиологического статуса, концентрации гормонов в крови и антропометрических параметров обследуемых в ходе изоляции показал, что изменения большинства из них не выходили за пределы физиологической нормы. Выявлено две группы обследуемых, одна из которых характеризовалась умеренно выраженным консерватизмом и высокой степенью конформности, другая – выраженным индивидуализмом и независимостью поведения. При этом члены обеих группы отличались высокой стресс-устойчивостью и самоконтролем, низкой ситуативной и личностной тревожностью.

С помощью объемной компьютерной количественной томографии у большинства испытателей после эксперимента обнаружено ухудшение показателей микроархитектуры лучевой кости, зарегистрирована остеопения большеберцовой кости при наличии достоверных признаков ухудшения её качества; величина костной массы практически сохранилась на исходном уровне.
Выявлены существенные индивидуальные различия между характером адаптационных реакций испытателей обусловленные разным уровнем функциональных резервов организма, определены диапазоны нормальных изменений основных показателей сердечно-сосудистого гомеостаза и вегетативной регуляции.

Обнаружено, что параметры биомеханики дыхания не выходили за пределы физиологической нормы, что свидетельствовало о стабильности внешнего дыхания в условиях изоляции. Вентиляция и газообмен в покое (в условиях основного обмена) сохранялись на уровне фоновых значений. Выделение эндогенного СО имело суточные колебания, зависящие от двигательной активности, лёгочной вентиляции и от ёмкости буферных систем, оставаясь, при этом, в пределах физиологической нормы.

Исследование пищевого статуса организма показало, что условия пребывания в гермообъекте и применявшийся рацион питания могут быть причиной потери веса, изменения метаболизма углеводов, мобилизации подкожного жира с его отложением в печени, дисбактериоза кишечника, усиления эвакуаторной функции желудка и замедления работы кишечника.

В ходе изоляции наблюдалось выраженное снижение концентраций индивидуальных белков – гаптоглобина (в среднем на 42%), α2-макроглобулина (на 35%) и α1-антитрипсина (на 42%); при этом уровни двух последних белков достигали минимума на 85 сутки, после чего появлялась тенденция к восстановлению их плазматической концентрации. Можно предположить, что значительную роль в развитии изменения белкового состава плазмы крови могут играть факторы среды и условия обитания.

Установлено, что контрастная чувствительность органа зрения и непосредственно связанные с ней пространственно-частотные характеристики (ПЧХ) являются информативными показателями взаимосвязи переработки визуальной информации и психофизиологических параметров человека. Изменение психофизиологического состояния сопровождалось соответствующим изменением ПЧХ органа зрения, что может быть использовано для нейроинформационных технологий восстановления функционального состояния и работоспособности оператора, а также для управления окружающей светоцветовой средой.

Впервые показана эффективность использования пробиотических средств, выполненных на основе аутоштаммов Enterococcus faecium на принципиально новом носителе – таблетированном активированном угле. При исследовании влияния аутоштаммов на микрофлору кишечника человека в облигатной флоре обнаружено увеличение количества бифидобактерий, энтерококков, незначительно – лактобактерий. В факультативной флоре отмечено снижение содержания золотистого стафилококка, кишечной палочки с измененными биохимическими свойствами, зеленящего стрептококка, дрожжеподобных грибов рода Candida, а также значительное снижение количества плесневых грибов и грамотрицательных не ферментирующих палочек.

Обнаружена более высокая продуктивность растений, выращенных в гермообекте, по сравнению с лабораторным контролем.

Результаты сателлитных исследований

Впервые организованы и одновременно со 105-суточным гермокамерным экспериментом проведены долговременные динамические медико-экологические исследования практически здоровых людей в 8 регионах страны и мира. Результаты исследований показали, что пребывание в естественных условиях окружающей среды характеризуется более значительными колебаниями показателей вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы, чем пребывание в условиях изоляции, где функциональное состояние организма более стабильно и длительно сохраняется на уровне близком к исходному.

В течение 45 суток проведено выращивание растений в климатической герметичной камере малого объема, параметры среды которой соответствовали параметрам среды одного из модулей комплекса, где проводился 105-суточный эксперимент. Показано, что культивирование растений не оказало негативного влияния на рост растений и не привело к ухудшению микробиологического состояния в камере.

В лабораторных исследованиях показана более высокая эффективность – по временным и энергетическим показателям – обеззараживания воды с использованием СВЧ-энергии по сравнению с ее тепловым нагревом.

Микробиология

Изучение микробиологических маркеров различных субстратов с целью разработки технологии экспресс-диагностики микробного статуса человека и микробной контаминации искусственной среды обитания.

В 105-суточном эксперименте с изоляцией 6 испытателей-добровольцев в гермообъекте:

• проведена диагностика микробиологического статуса испытателей;
• оценка видового состава микроорганизмов, проведенная бактериологическим методом и методом хроматомасс-спектрометрического детектирования, показала преимущество последнего в расшифровке количественно-качественного спектра микрофлоры;
• показана возможность создания микробиологического «паспорта» человека с целью терапии и профилактики инфекционно-воспалительных процессов и дисбактериозов, что особенно важно для медико-биологического обеспечения межпланетных полетов.

В 105-суточном эксперименте с изоляцией 6 испытателей-добровольцев в гермообъекте показано преимущество нового, более простого в применении, метода контактных отпечатков для экспресс-диагностики санитарно-микробиологического состояния поверхностей интерьера и оборудования по сравнению со штатным методом смывов с поверхности. Этот метод может быть использован для санитарно-микробиологического мониторинга среды космического аппарата и других гермообъектов.

Психология

В научную программу эксперимента «Марс-105» были включены 22 исследовательских проекта по психологии, которые были поданы учеными из разных стран: США (3 проекта), России (12 проектов), Чехии (2 проекта), ЕКА (5 проектов). Основными задачами, решаемыми в рамках предложенных исследований, были: изучение групповых аспектов адаптации к моделируемым условиям полета на Марс, мотивации и личностных ценностей членов экипажа; изучение особенностей коммуникаций с внешним миром в условиях ограничений марсианского полета;  изучение эмоционального состояния и умственной работоспособности членов экипажа, динамики когнитивных функций; изучение влияния моделируемых условий на особенности операторской деятельности и профессиональную надежность, на бдительность и режим сна-бодрствования; разработка системы психологической поддержки экипажа.

Основные результаты психологических исследований, полученные в эксперименте «Марс-105»:

Была отработана углубленная система психологического отбора экипажа, включающая критерии ранней диагностики и прогнозирования неблагоприятной личностной динамики, применение которой позволило эффективно применять средства профилактики и психологической поддержки.

Были апробированы критерии группового отбора и рационального комплектования экипажа с учетом ограничений, присущих пилотируемому полету к Марсу. Показано, что применение комплекса отобранных методов оценки взаимодействия в экипаже позволяет эффективно оценивать групповое поведение и диагностировать наличие межличностных проблем в автономных условиях. Разработаны рекомендации для совершенствования группового психологического отбора при подготовке эксперимента с 520-суточной изоляцией.

В эксперименте «Марс-105» впервые проводился автоматизированный контент-анализ письменных отчетов дежурных, посвященных описанию выполнения программы работ и работы оборудования. Показано, что период относительной автономности существования экипажа с его установленными ограничениями коммуникации с Центром управления (прежде всего, аудиосвязи) вызвал рост объема информации, передаваемой в виде письменных отчетов. В отчетах за этот период наблюдалось увеличение количества высказываний, содержащих слова категории «Активность», а также «Потребности» и «Социальная регуляция». Сделан вывод о том, что автономное существование, с одной стороны, стимулировало собственную активность экипажа, с другой – являлось проблемой для реализации жизни и деятельности группы.

Были разработаны рекомендации по организации психологической поддержки в эксперименте с 520-суточной изоляцией, которая должна быть единой для всех членов экипажа, независимо от их принадлежности к различным космическим агентствам. Предложены принципы организации информационных потоков с учетом изменения режимов коммуникации с экипажем на разных этапах моделирования полета к Марсу. Успешно апробированы средства оптимизации функционального состояния членов экипажа и тренажеры для поддержания навыков профессиональной подготовки операторов в автономных условиях.