Чтобы глаза не вылезли: новый спальник спасет зрение астронавтов

Ученые разработали спальный мешок, защищающий зрение астронавтов

University of Texas (UT) Southwestern Medical Center
Спальный мешок, компенсирующий влияние невесомости на организм, создали ученые из США. Из-за невесомости во время космических миссий повышается внутричерепное давление, что деформирует глазное яблоко и вредит нервам. Мешок оснащен вакуумной системой, которая позволяет добиться отрицательного давления в нижней части тела и обеспечить отток жидкости из верхней — на Земле этот отток происходит благодаря гравитации, как только мы встаем на ноги. Это может не только спасти астронавтов от потери зрения в длительных миссиях, но и защитить их мозг и сердечно-сосудистую систему.

Когда человек находится в невесомости, жидкости в его организме распределяются иначе. На Земле из-за гравитации наибольшее давление наблюдается в нижней части тела. Во время космических полетов количество жидкости в верхней части тела возрастает, из-за чего повышается внутричерепное давление. От него страдают в том числе глаза — избыток жидкости деформирует их, давит на глазной нерв. В краткосрочных миссиях это не наносит особого вреда и на Земле состояние возвращается к норме, но длительные космические перелеты в будущем могут травмировать глаза вплоть до потери зрения.

Этот эффект ученые обнаружили около десяти лет назад. Он остается одной из важнейших проблем в будущем освоении космоса.

«Мы не знаем, насколько серьезными могут быть последствия более длительного полета, например, двухлетнего полета на Марс, — говорит доктор Бенджамин Левин из Юго-западного медицинского центра Техасского университета. — Это будет катастрофа, если у астронавтов будут настолько серьезные нарушения, что они не смогут видеть, что делают, и это поставит под угрозу выполнение миссии».

Более чем у половины астронавтов, пробывших на МКС свыше полугода, наблюдаются проблемы со зрением — у них развивается дальнозоркость, появляются трудности с чтением, требуется помощь членов экипажа в проведении экспериментов. До сих пор лучшим средством для борьбы с этими проблемами были специальные очки, но они не способны защитить глазные яблоки от последствий долгосрочного воздействия.

Кроме того, перераспределение жидкости в невесомости повышает риски развития аритмии, которая может привести к образованию тромбов, инфаркту и инсульту, и от этих осложнений защиты пока нет.

Также астронавты жалуются на то, что совершают в космосе больше ошибок. Пока не ясно, связано ли это с повышенным давлением, но для мозга оно не полезно в любом случае.

Команда Левина в сотрудничестве со специалистами NASA занялась поиском более эффективного решения. Подробнее о результате ученые рассказали в статье в журнале JAMA Ophthalmology.

Сначала исследователи отобрали добровольцев, которые вылечились от рака, но еще не удалили порты для химиотерапии — через них можно было измерять давление в черепе напрямую. Добровольцы отправились на самолете в верхние слои атмосферы, где находились в условиях невесомости. Это позволило наиболее точно выяснить, насколько при отсутствии гравитации может повышаться давление — оказалось, меньше, чем у лежащего человека (на Земле воздействие невесомости на организм имитируют с помощью специальных кроватей, где голова добровольца немного опущена вниз). Но у астронавтов, в отличие от испытуемых на Земле, нет возможности просто встать и привести давление в норму за счет оттока жидкостей вниз.

Тогда команда скооперировалась с компанией, разрабатывающей снаряжение для активного отдыха. Целью было создать спальный мешок, который бы обеспечил необходимый отток жидкостей, создав в нижней части тела отрицательное давление. Подобная технология применяется уже несколько десятилетий для поддержания костной и мышечной массы астронавтов, но она не рассчитана на многочасовое использование и не тестировалась в качестве средства борьбы с внутричерепным давлением.

Вместе ученым и инженерам удалось создать спальный мешок с вакуумной системой, позволявшей обеспечить необходимый эффект. Мешок был герметичен и имел прочный каркас, плотно прилегавший к талии. Верхняя половина тела оставалась снаружи, нижняя же на протяжении сна должна была находиться под воздействием вакуума.

Испытать мешок вызвались десять добровольцев. На протяжении трех дней они лежали в постели, ночами на восемь часов ученые помещали нижнюю половину тела некоторых из них в мешок.

Всего трех дней оказалось достаточно, чтобы глазные яблоки немного деформировались. Однако у тех, кто ночевал в спальном мешке, таких изменений не было.

«Это, пожалуй, одна из наиболее важных медицинских проблем, которые были обнаружены за последнее десятилетие в рамках космической программы, — отмечает Левин. — Я благодарен добровольцам, которые помогают нам понять и, надеюсь, решить проблему».

Исследователям еще предстоит выяснить, сколько времени астронавтам стоит проводить в мешке, нет ли у его долгосрочного использования каких-либо побочных эффектов, насколько он вообще эффективен при длительном регулярном использовании. Но уже сейчас ученые уверены, что технология сможет найти применение в будущих миссиях. Кроме того, помимо защиты глаз, регулирование оттока жидкости, вероятно, позволит снизить и риски развития аритмии.