Сателлитный эксперимент

Изучение влияния на организм человека длительного пребывания в кислородно-азотно-аргоновой среде с различным содержанием кислорода

Цель

Начный руководитель и ответственный исполнитель - д.т.н. Дьяченко А.И.

Ответственный исполнитель: к.м.н. Попова Ю.А.

Научное обоснование экспериментальных исследований

Возможное использование аргона при создании газовой среды гермозамкнутых жилых объектов (космической станции) весьма актуально в рамках осуществления комплексной программы полёта на Марс. Актуальность связана с тем, что в ходе длительного полета на большом расстоянии до Земли остаётся опасность развития пожара. Одним из эффективных способов повышения пожаробезопасности является снижение концентрации кислорода в атмосфере космической станции, т.е. создание гипоксической среды. Введение аргона в состав газовой среды замкнутого объекта может улучшить переносимость организмом условий гипоксии.

Ранее в 1996–2003 гг. в ГНЦ РФ – ИМБП РАН были проведены исследования по физиологическому обоснованию безопасности длительного пребывания человека в нормоксических и гипоксических кислородно-азотно-аргоновых средах (КААрСр), исключающих пожары в замкнутых герметических помещениях. Было установлено, что длительное пребывание человека в нормоксических КААрСр является безопасным. Кроме того, в гипоксической аргоносодержащей среде отмечено положительное влияние аргона на адаптацию организма человека к гипоксической гипоксии. В 1996 г. при пребывании четырёх испытуемых в течение 7 суток под давлением 10 м вод.ст. в нормоксической 10% КААрСр показало, что умственная и физическая работоспособность сохранялась, а добавление аргона в гипоксическую смесь (с содержанием кислорода 7,5% на «глубине» 10 м) способствовало адаптации к гипоксии [1, 2]. На антигипоксический эффект аргона указывают результаты исследования выживаемости крыс в условиях гипоксии [2, 3]. В 1999 г. было показано, что 18-суточное пребывание испытуемых в нормоксической КААрСр под давлением 5 м вод.ст. является безопасным. Испытуемые сохраняли здоровье, умственную и физическую работоспособность, а также операторскую деятельность на протяжении всего времени пребывания в данной среде. По результатам исследований газовая среда, содержащая 14% кислорода, 53% азота и 33% аргона, была рекомендована к практическому использованию. В 2003 г. получены данные о возможности пребывания человека в течение 3-х суток в гипоксической КААрСр под давлением 5 м вод.ст. с 10% содержанием кислорода (рО2 0,15 кгс/см2). В результате проведённого исследования выявлена тенденция к повышению умственной работоспособности, внимания и объема кратковременной памяти обследуемых в КААрСр.

Таким образом, полученные ранее результаты показывают, что использование аргона в качестве одной из компонент атмосферы космического корабля может быть полезным при осуществлении пилотируемой экспедиции на Марс. В пожароопасных ситуациях использование аргона позволит сохранить работоспособность экипажа при пониженном содержании кислорода в атмосфере. Однако, несмотря на полученные результаты, необходимо отметить, что в ранее проведённых исследованиях с участием человека количество обследуемых было явно недостаточным для статистической оценки достоверности результатов. Кроме того, использовалось ограниченное количество методик исследования состояния человека.

Данный эксперимент по изучению длительного воздействия пожаробезопасной КААрСр на организм человека в рамках программы «Марс-500» позволит количественно и качественно дополнить ранее полученные сведения и расширить представление о физиологических эффектах . Анализ новых данных по четырём испытуемым вместе с полученными ранее данными позволит повысить достоверность выявленных тенденций.

Цель

Комплексная оценка состояния организма человека при длительном пребывании в пожаробезопасной кислородно-азотно-аргоновой среде (КААрСр), т.е. в среде, в которой азот частично заменён на аргон.

Задачи

1. Определение психической и физической работоспособности:
— изучение типологических особенностей операторской деятельности и сохранности навыка адаптивного биоуправления в условиях изоляции и воздействия измененной газовой среды;
— изучение психофизиологических стрессовых реакций в условиях гипербарии и КААрСр;
— изучение газоэнергообмена в покое и при выполнении физической работы различной интенсивности во время длительного пребывания в КААрСр;
— определить влияние длительного пребывания в КААрСр с различным содержанием кислорода на болевую чувствительность у человека.

2. Оценка состояния кардиореспираторной системы:
— исследование акустических характеристик, импеданса дыхательной системы в барокамере среды;
— изучение величины максимальных усилий на вдохе и выдохе при изменении объема легких в барокамере в условиях измененного состава и повышенного давления дыхательной газовой среды;
— изучение потребления О2, выделение СО2, дыхательного коэффициента во время проведения тестов с задержками дыхания при изменении газового состава среды обитания у обследуемых, пребывающих длительное время в гипоксической КААрСр;
— исследование функционального состояния сердечно-сосудистой системы в покое и при физической работе различной интенсивности (методами ЭКГ, пульсоксиметрии, измерения артериального давления, реографии).

3. Оценка гематологических, метаболических и иммунологических показателей в крови:
— получение новых данных о состоянии красной крови человека, пребывающего длительное время в гипоксической КААрСр;
— характеристика протеома плазмы крови здорового человека в условиях гипербарии и КААрСр;
— изучение динамики клинико-биохимических и гормональных показателей крови у здорового человека при длительном пребывании под давлением 5 м вод.ст. в КААрСр с различным содержанием кислорода;
— исследование системы естественной резистентности организма человека при длительном пребывании в КААрСр.

4. Микробиологические исследования и исследования, направленные на разработку систем жизнеобеспечения:
— оценка эффективности пробиотических средств, созданных на основе аутоштаммов лактобацилл испытателей для коррекции их микробиоценоза в течение 9-суточного эксперимента;
— разработать технологию очистки санитарно-гигиенической воды, полученной от стирки белья, с последующим многократным ее использованием для стирки белья.