Что происходит с человеческим телом в условиях нулевой гравитации

С момента первых пилотируемых полетов в космос медики и физиологи изучают, как невесомость влияет на организм человека. Условия микрогравитации вызывают целый ряд физиологических изменений. «‎Рамблер» расскажет, какие именно процессы происходят с телом человека в космосе, основываясь на данных, полученных в ходе исследований.

1. Деградация мышечной ткани

На Земле мышцы человека постоянно работают, преодолевая силу тяжести. В космосе эта нагрузка исчезает, что приводит к их атрофии.

В 2010 году исследование NASA, опубликованное в Journal of Applied Physiology, показало, что у астронавтов, находившихся на борту Международной космической станции (МКС) в течение шести месяцев, объем икроножных мышц уменьшился в среднем на 13 процентов. Таким образом ноги теряют до 30 процентов силы.

Снижение силы ног и спины приводит к проблемам с передвижением после возвращения на Землю. Чтобы немного сгладить последствия, астронавты ежедневно тренируются не менее двух часов, используя резиновые ремни, беговые дорожки с креплениями и силовые тренажеры.

Полное восстановление мышечной массы занимает от одного до трех месяцев. При этом все равно остается риск развития остеопороза и нарушение координации в долгосрочной перспективе.

Можно ли заглянуть в прошлое через телескоп

2. Потеря костной массы

На Земле кости укрепляются благодаря нагрузке, вызванной гравитацией. В условиях невесомости они начинают терять кальций, что приводит к деминерализации.

Исследование NASA (2004 г.), проведенное на 18 астронавтах, показало, что за полгода на МКС кости теряют в среднем 1–1,5% массы в месяц.

Последствия:

• повышенный риск переломов,
• изменение осанки после возвращения на Землю,
• нарушение обмена кальция может приводить к образованию камней в почках.

Максимальная потеря костной ткани наблюдается в бедренных костях и позвоночнике. Восстановление плотности костей после шести месяцев в космосе занимает два-четыре года.

3. Изменения в сердечно-сосудистой системе

Гравитация на Земле способствует нормальному кровообращению, направляя кровь к ногам. В космосе же кровь перераспределяется по всему телу, что приводит к ряду физиологических изменений. Так, в 2014 году NASA провело исследование на 12 астронавтах, показавшее, что объем плазмы крови уменьшается на 10 процентов за первые две недели в космосе.

В 2017 году ученые из Университета Калифорнии в Сан-Диего выяснили, что сердце в условиях невесомости становится более круглым (на 9,4%), что может ослаблять его насосную функцию. А у 60 процентов астронавтов после длительных полетов фиксируется ортостатическая гипотензия — падение артериального давления при возвращении на Землю.

Последствия:

• в первые дни в космосе у многих космонавтов наблюдаются отеки лица, головные боли, чувство тяжести в голове,
• после возвращения на Землю возможны головокружение, слабость и обмороки,
• долгосрочные последствия (например, развитие сердечно-сосудистых заболеваний) пока изучаются.

4. Изменения в нервной системе и мозге

В невесомости меняется восприятие пространства и времени. Это приводит к перестройке работы мозга. В 2016 году исследование NASA (Brain Changes in Space) показало, что у астронавтов увеличивается объем спинномозговой жидкости, что может вызывать головные боли и нарушения зрения.

Российские ученые из Института медико-биологических проблем РАН изучили, что происходит в структуре мозга у космонавтов после шести месяцев на МКС. Выяснилось, что после полета у них изменяется кровоток в лобных долях мозга, что влияет на концентрацию и память. Также доказано, что у астронавтов изменяется активность нейронов, отвечающих за ориентацию в пространстве.

Последствия:

• потеря ориентации и проблемы с координацией,
• нарушения сна,
• возможные когнитивные изменения.

5. Радиация и ее влияние

За пределами Земли отсутствует магнитное поле, защищающее нас от солнечного и галактического излучения. А уровень радиации на орбите в 100 раз выше, чем на Земле, что увеличивает риск онкологических заболеваний. В 2022 году Китайская академия наук изучила влияние радиации на астронавтов миссии «Шэньчжоу-12» и выявила изменение структуры ДНК.

Последствия:

• повышенный риск развития рака,
• ослабление иммунитета,
• повреждение сетчатки глаза.

Подводя итог, долгое пребывание в космосе вызывает серьезные изменения в организме. Эти процессы пока не до конца изучены, однако ученые активно ищут способы их предотвращения. Одним из перспективных направлений является искусственная гравитация, которая может значительно снизить негативные последствия невесомости.

Ближайшие пилотируемые миссии на Луну и Марс позволят глубже изучить влияние микрогравитации на человека и разработать эффективные меры защиты. Однако уже сейчас очевидно, что без новых технологий длительные космические путешествия остаются серьезным испытанием для человеческого организма.

Ранее мы рассказывали, зачем космонавты ведут заметки в космосе и чем они пишут.