CC BY
118
И.Н. Солопов
Подготовка человека к длительному космическому полету в условиях моделирования экстремальных ситуаций
ФГБОУ ВО «Волгоградская государственная академия физической культуры», г. Волгоград
I.N. Solopov
Preparation of a man for a long-time space flight in simulated
extreme situations
FGBOU VO «Volgograd State Academy of physical education», Volgograd
Ключевые слова: длительный космический полет, Key words: a long-time spaceflight, adaptation, means
адаптация, средства направленного воздействия of targeted exposure of the body to risk factors.
на организм.
В статье рассматриваются вопросы повышения эффективности специальной подготовки космонавтов к основным экстремальным факторам длительного космического полета. Отмечается, что это может быть достигнуто за счет расширения средств и методик. В частности, обосновывается целесообразность применения как наиболее удобных и эффективных направленных воздействий на организм в целом или его отдельные физиологические системы. Обозначены проблемные вопросы интеграции различных средств направленного воздействия на организм в процесс подготовки космонавтов.
The article analyses the issues of increasing the effectiveness of astronauts' special training related to major extreme factors of a prolonged space flight. It is noted that this can be achieved by expanding relevant tools and techniques. In particular, the study substantiates the expediency of using targeted exposure of the body, both of as a whole, or its individual physiological systems, to extreme conditions, as being the most convenient and effective method. The article also identifies main problem areas of integrating various means of targeted exposures into the process of astronauts' training.
В космическом полете на организм человека влияют несколько основных факторов, один из самых биологически активных — различные виды космического излучения. Не менее значимо влияние факторов, связанных с динамикой полета летательных аппаратов, таких как ускорение, вибрация, шум, невесомость и др. При этом среди них особо выделяется невесомость, которая является уникальным фактором космического полета. Установлено, что отсутствие гравитации вызывает весьма выраженные функциональные сдвиги, в первую очередь со стороны систем кровообращения и дыхания [1; 4; 14], которые проявляются в нарушении оптимальности газообмена [2; 6; 16]. Кроме того, длительное пребывание в невесомости вызывает изменения гемодинамики, водно-солевого об-
мена, функций опорно-двигательного аппарата и др. [6].
Весьма велико значение факторов, связанных с пребыванием в герметически замкнутом пространстве малого объема с искусственной средой обитания, своеобразным газовым составом и температурным режимом, которые обусловливают гипокинезию, эмоциональное напряжение, изменение биологических ритмов и т.п. [1; 2; 14; 16].
Таким образом, очевидно, что медико-биологическое обеспечение космических полетов должно предусматривать предварительную подготовку ко всем неблагоприятным факторам. Разработка средств и методов профилактики, призванных обеспечить улучшение общего физического состояния и работоспособности космонавтов при дей-
ствии сниженной гравитации, повышение ортостатической устойчивости после продолжительной гипокинезии или пребывания в невесомости приобретают, особенно с увеличением длительности полетов, большое значение [6; 15].
Для профилактики неблагоприятных реакций организма человека в период невесомости и реадаптации применяется широкий спектр мероприятий и средств, связанных с использованием физических нагрузок, тренировочно-нагрузочных костюмов и т.д. Вместе с тем эта проблема по-прежнему остается актуальной.
На наш взгляд, существенное повышение эффективности специальной подготовки космонавтов может быть достигнуто за счет расширения средств и методик, используемых для предварительной подготовки организма к основным экстремальным факторам длительного космического полета. В частности, с этой целью будет целесообразным применение различных функциональных нагрузок на организм. В качестве таковых наиболее удобным и эффективным следует считать использование направленных воздействий на организм в целом или его отдельные физиологические системы, например дыхательную.
Средства направленного воздействия на организм
В качестве средств направленного воздействия (СНВ) на организм могут выступать различные способы регламентации дыхания: искусственная гипоксия и гиперкап-ния, дыхание через дополнительное «мертвое» пространство, дыхание при увеличенном аэродинамическом и эластическом сопротивлении и др. [3; 5; 7; 9—13].
Эти средства способствуют интенсификации процессов адаптации, формированию более совершенных физиологических механизмов и повышению работоспособности, позволяют полнее раскрыть функциональные резервы организма человека, при этом удается избежать критических степеней напряжения регуляторных механизмов [3; 11].
Физиологические механизмы адаптации к действию на человека различных экстремальных факторов являются сходными.
Ведущее место среди них занимают неспецифические реакции, в результате которых поддержание гомеостаза и выработка повышенной сопротивляемости к какому-либо одному фактору внешней среды влекут за собой и одновременное возрастание устойчивости организма к некоторым другим неблагоприятным воздействиям. Иными словами, при развитии адаптированности в организме происходят в значительной мере тождественные функциональные сдвиги. Установлено, например, что физиологические изменения оказываются весьма сходными при гипоксической тренировке, физических нагрузках, закаливании и в других случаях. При всех этих воздействиях в организме возникают приспособительные реакции, направленные в первую очередь на повышение его резистентности [8]. Это явление получило название перекрестной адаптации. При этом ведущую роль играют неспецифические реакции, в результате которых поддержание гомеостаза и выработка повышенной сопротивляемости к какому-либо одному воздействию влекут за собой и одновременное возрастание устойчивости организма к другим воздействиям.
Использование таких средств в практике спортивной подготовки широко распространено. Показано, что применение различных средств потенцирования работоспособности и отдельных сторон физической подготовленности (физических качеств, механизмов энергообеспечения и др.) в тренировке спортсменов влияет на функциональную составляющую этих качеств, повышая энергетический потенциал и совершенствуя физиологические механизмы, лежащие в основе их проявления [11].
Таким образом, СНВ, напрямую влияя на функциональный компонент подготовленности организма, способствуют росту функциональных резервов и возможностей, которые выступают более широкой основой для укрепления физической работоспособности, двигательных возможностей в специфических проявлениях.
Необходимо отметить, что в большинстве случаев в спортивной практике СНВ применяются на фоне выполнения физических нагрузок. Это обеспечивает эффект по-
Подготовка человека к длительному космическому полету в условиях моделирования экстремальных ситуаций
тенцирования тренировочного воздействия. Такое совместное использование физических нагрузок и СНВ позволяет в необходимых случаях избегать предельных физических напряжений ( например, в соревновательном периоде) и травматизма, при этом сохраняя и даже наращивая функциональный потенциал.
Кстати, данный аспект использования СНВ, связанный с режимами их эксплуатации в спортивной деятельности, является одним из важнейших. Речь идет о том, что в практике СНВ могут применяться как в условиях мышечного покоя, так и при выполнении физических нагрузок.
При первом варианте СНВ используют в виде сеансов, не совмещая их с выполнением каких-либо физических упражнений. Например, так осуществляется интервальная гипоксическая тренировка (ИГТ) в нормо-барических условиях. В этом случае происходит воздействие непосредственно на физиологические механизмы энергообеспечения и функциональной устойчивости. При этом создается основательная функциональная база для проявления более высокого уровня выносливости и общей физической работоспособности вне зависимости от характера и специфики выполняемой впоследствии мышечной работы.
При втором варианте в процессе наложения эффектов использования СНВ, например того же ИГТ, на функциональные сдвиги, вызываемые специфической физической нагрузкой, происходит усиление этих самых функциональных сдвигов. Это в свою очередь обусловливает и более выраженные приспособительные (адаптационные) реакции, но уже строго специфичные.
Мы считаем, что определенные технологические и методические схемы, разработанные в спорте, вполне успешно могут быть использованы в практике подготовки космонавтов.
При подготовке человека к длительным космическим полетам с помощью СНВ можно смоделировать основные экстремальные факторы, а целенаправленное и систематическое их применение позволит обеспечить необходимый уровень приспособительных реакций. На наш взгляд, наиболее приемлемым
следует считать использование условий увеличенного аэродинамического и эластического сопротивления дыханию и различных вариантов регламентации газового гомеостаза организма.
Проблемные вопросы использования средств направленного воздействия на организм
Вместе с тем на пути решения проблемы интеграции различных СНВ в процесс подготовки космонавтов необходимо выяснение целого ряда важных практических вопросов:
1. Как воздействуют на организм различные СНВ при их экспозиции в разных условиях двигательной активности человека?
2. На какие физиологические механизмы (вегетативной регуляции, энергообеспечения и др.) и в какой степени воздействуют те или иные СНВ?
3. Какой должна быть дозировка воздействия СНВ? Сейчас в литературе можно встретить рекомендации по дозировке для спортсменов, определяемые в пределах 25—50% общего объема, при этом обоснования таких цифр не вполне внятны.
4. Как взаимодействуют между собой различные СНВ, применяемые одновременно? Важно знать, усиливается ли эффект или наоборот — взаимопогашается, по этому вопросу в литературе сведения практически отсутствуют.
5. Насколько долго может сохраняться получаемый эффект? В литературе приводятся сведения, касающиеся только гипокси-ческих воздействий.
Кроме того, для индивидуализации использования СНВ необходимо выяснение и вопросов, касающихся функционального профиля, модели, подготовленности организма космонавта. В первую очередь необходимо:
1. выяснить ведущие компоненты, лимитирующие и определяющие специфическую деятельность космонавта, и качественные характеристики функционирования физиологических систем;
2. определить роль ( значение) отдельных компонентов и функциональных свойств
для эффективной специфической деятельности (определить маркеры такой деятельности, например физическая работоспособность, умственная, операторская, работоспособность); 3. разработать алгоритм интегративной оценки функциональной готовности ( с выходом на интегративную экспресс -оценку с привлечением компьютерных технологий).
Решение обозначенных вопросов требует масштабных исследований, результаты которых послужат основой для разработки методик, технологий и конкретных программ использования различных СНВ при подготовке космонавтов.
Эти программы должны учитывать модельную структуру функциональной подготовленности организма космонавтов, они должны строиться с учетом конкретных задач, решаемых на этапе подготовки, и дифференцироваться в зависимости от прогнозируемых условий полета.
Выводы
1. Применение СНВ в спортивной практике в целях повышения функциональных возможностей человека позволяет предположить целесообразность их использования и при подготовке к длительным космическим полетам.
2. Определенная стратегия использования СНВ и рациональное сочетание их разных видов позволят моделировать различные (возможные) экстремальные условия реальной деятельности человека в процессе длительного пребывания в невесомости, в замкнутом пространстве и при специфической газовой среде.
3. Для внедрения СНВ в практику необходимы масштабные исследования, разработка методик и технологий использования таких средств при специальной подготовке человека к длительным космическим полетам.
Литература
1. Баранов В.М. Газоэнергообмен человека в космическом полете и модельных исследованиях. М.: Наука, 1993.
2. Баранов В.М., Попова Ю.А., Ковалев A.C., Баранов М.В. Изменения чувствительности центрального дыхательного механизма в условиях 21-часовой ан-тиортостической гипокинезии // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2011. Т. 45. № 4. C. 35-38.
3. Баранов В.М., Солопов И.Н., Горбанё-ва Е.П. и др. Оптимизация тренирующих нагрузок посредством направленных воздействий на дыхательную систему // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2008. Т. 42. № 2. С. 36-39.
4. Бреслав И.С., Глебовский В.Д. Регуляция дыхания. Л.: Наука, 1981.
5. Волков Н.И. Перспективы биологии спорта в XXI веке // Теория и практика физической культуры. 1998. № 5. С. 14-18.
6. Донина Ж.А., Баранов В.М., Александрова Н.П., Ноздрачев А.Д. Дыхание и гемодинамика при моделировании физиологических эффектов невесомости. СПб.: Наука, 2013.
7. Кучкин С.Н. Резервы дыхательной системы (обзор и состояние проблемы) // Резервы дыхательной системы. Волгоград, 1999. С. 7-51.
8. Солодков А. С. Физиологические основы адаптации к физическим нагрузкам. Л., 1988.
9. Солопов И.Н. Физиологические эффекты методов направленного воздействия на дыхательную функцию человека. Волгоград, 2004.
10. Солопов И.Н., Баранов В.М., Тихонов М.А. и др. Интервальная резистивно-респираторная тренировка (ИРРТ) // Проблемы оптимизации функциональной подготовленности спортсменов. Вып. 2. Волгоград, 2006. С. 25-32.
11. Солопов И.Н., Горбанёва Е.П., Чёмов В.В. и др. Физиологические основы функциональной подготовки спортсменов. Волгоград: ВГАФК, 2010.
12. Уильямс М. Эргогенные средства в системе спортивной подготовки. Киев: Олимпийская литература, 1997.
13. Шамардин А.А., Чёмов В.В., Шамардин А.И., Солопов И.Н. Применение эр-
Подготовка человека к длительному космическому полету в условиях моделирования экстремальных ситуаций
roreHHqecKHx cpeflcTB b no^roTOBKe cnop-TCMeHOB. CapaTOB: Haymaa KHHra, 2008.
14. Bettinelli D., Kays C., Bailliart O. et al. Effect of gravity on chest wall mechanics // The Journal of Applied Physiology. 2002. Vol. 92. P. 709-716.
15. Millet C., Custaud M.A., Allevard A.M. et al. Adaptations to a 7-day head-down bed rest with thigh cuffs // Medicine & Science in Sports &Exercise. 2000. Vol. 32. No. 10. P. 1748-1756.
16. Prisk G., Elliott A., Guy H. et al. Pulmonary gas exchange and its determinants during
sustained microgravity on Spacelabs SLS-1 and SLS-2 // The Journal of Applied Physiology. 1995. Vol. 79. P. 1290-1298.
Kohthktm:
Co^onoB Mropb HnKO^aeBHH,
npopeKTop no HayHHo-HCc^efloBaTe^bCKoH pa6oTe, npo^eccop Ka^eflpw aHaToMHH h ^H3Ho^orHH ^rEOY BnO «Bo^rorpaflCKaH rocyflapcTBeHHaa aKafleMHH ^h-3HHecKott Ky^bTypw»,
floKTop 6Ho^orHHecKHx HayK, npo^eccop. Ten. pa6.: (442) 23-91-57. E-mail: solopov58@mail.ru
