Победить микрогравитацию: маёвец разрабатывает систему мышечного контроля космонавтов

Отсутствие нормальной и естественной для человека гравитационной нагрузки неблагоприятно влияет на костно-мышечную систему, вследствие чего возникают значительные сдвиги в работе опорно-двигательного аппарата. Аспиранта института № 6 «Аэрокосмический» Максима Баранова заинтересовала задача мышечного управления центром тяжести при микрогравитации — он решил разработать систему мышечного контроля космонавтов при длительной работе в условиях обитаемой лунной базы.

— Я изучаю изменение положения центра тяжести на специальной платформе. При управлении отолитовым аппаратом (своеобразным биологическим гироскопом) возможна совместная работа мышц нервной системы, кровеносной системы, регуляция биохимических и гормональных процессов, — говорит Максим.

Экспериментальная часть работ выполняется в Институте медико-биологических проблем РАН и Центре подготовки космонавтов имени Ю. А. Гагарина. С целью наблюдения за адаптацией и действием земных условий на космонавта были проведены эксперименты на устойчивость, а также послеполётные исследования. Полученные данные дают возможность молодому исследователю предсказывать поведение опорно-мышечного аппарата.

Как отмечает автор, по результатам эксперимента испытателям свойственна постепенная адаптация. Прохождение комплекса тестов два раза перед полётом и три раза после полёта, в будущем поможет космонавтам выполнять свою работу с высоким качеством, несмотря на микрогравитацию.

— Испытатель, на котором установлены электроды для снятия миограммы мышц, а также наушники и микрофон для связи с оператором, стоит на стабилоплатформе, с помощью которой регистрируется отклонение центра тяжести, и проходит тесты разной сложности, — рассказывает о проведённых экспериментах Максим.

Под тестами подразумеваются исследования на устойчивой и неустойчивой платформах, с закрытыми и открытыми глазами, с наклонами головы и добавлением звука, использующегося в качестве внешнего фактора.

— В самом простом тесте испытатель стоит на устойчивой платформе с открытыми глазами. В сложном тесте ему необходимо закрыть глаза, стоять на неустойчивой платформе, которая может резко сдвигаться или колебаться, и наклонять голову, — говорит исследователь.

Как отмечает маёвец, подобные работы проводились в Канаде, но там группа исследователей ограничилась только экспериментальной частью, направленной на отбор и подготовку группы будущих астронавтов. Для Максима же это — только небольшая часть работы.

— Мы хотим подойти к пониманию того, почему на 600 человек, побывавших в космосе, только двое не испытывали «болезнь движения», — добавляет он.

Математическая часть работы проводится в МАИ и основана на методах векторной алгебры, математической статистики и математического моделирования. С помощью математического моделирования маёвец занимается разработкой методики изменения мышечной системы космонавтов. Математическая часть показывает полный контроль над отвечающими за устойчивость системами, которые имеют отклонение в результате воздействия микрогравитации. Это междисциплинарная работа на стыке медицинских и технических наук.

— На кафедре 614 «Экология, системы жизнеобеспечения и безопасность жизнедеятельности» МАИ, где я работаю и учусь, широко разрабатываются приложения указанных методов в области медико-биологического обеспечения пилотируемых космических полётов, — отмечает Максим.

Проект находится в работе, часть фундаментальной междисциплинарной работы планируется завершить к 2024 году. В настоящее время, в связи с пандемией и особыми условиями функционирования ЦПК, работа замедлилась, но это, по словам Максима, даёт возможность более глубоко осмыслить полученные экспериментальные и математические результаты исследования.