二十六年来取得了关于宇宙空间、地球和人类自身的很多知识。当今宇宙生物学和宇宙医学所具有的那些独特的能力在很大程度上协助了这些知识的获得。

最初的成就

大概,应该把1957年11月3日——载有狗莱卡(作宇宙航行的第一个生命体)的第二颗苏联人造地球卫星的发射之日作为宇宙生物学的诞生之日,而把Ю. A. 加加林乘“东方号”飞船完成宇宙飞行的1961年4月12日看作宇宙医学的诞生之日。就我看来,在这些历史性关键时刻之前发生的那些事件大致可以分为三个时期。

第一个时期:三十年代我国对上层大气的研究热情上涨,这是实际征服宇宙空间的“前奏”。因为,如同应用星际航行学的创始人们所正确认为的那样,不征服同温层,缺少同温层特性方面的知识,无论是创造高空喷气式飞机,还是征服宇宙都是不可想象的。在全苏应用喷气式飞行器征服同温层的会议(1935年)上议论了人类应用火箭进行飞行的可能性。C · П · 科罗廖夫在其报告中提到了供给高空工作的飞行员一切必需的物品,其中包括密闭飞行服和“生活储备”的问题,他就超重和密闭座舱对人的影响作了论述。

1932年,莫斯科反作用运动研究小组组织的火箭技术工程技术人员训练班把高空生理学列入了工程师培训大纲,这一事实说明了火箭技术和宇宙技术的创始人所认为的“人的因素”的作用。航空医学的开创者之一H · M · 多布罗特沃尔斯基讲授了这一课程,他最早定出了人在高空飞行时应具备的基本条件以及为保障安全飞行而必须采取的基本医疗措施。

第二个时期:在四十年代和五十年代,为发展与人类宇宙航行有关的研究奠定了基础。生理学院士Л · A · 奥尔别利的著作,以及B · B · 斯特列利佐夫,A · B · 列别金斯基与其他奠定了宇宙生物学和宇宙科学基础的学者们的著作都具有重要的意义。

制造出了便于研究的仪器(离心机、气压表、绝音室、地面的辐射电离源),借助于这些仪器在地面上用模拟方法对宇宙航行中的各种因素(加速度、不同温度和不同气体的规律、噪声与振动)的作用进行了研究,在已取得资料的基础上研制出了抗超重服、密闭飞行服、高空的氧气设备等防护手段。

在宇航飞行临近开始时,在生物学和医学中发生了一个质的转变,即可以用更灵敏准确的定量方法来测定生命体(也包括人)的各种状态,这是一件极为重要的率、从而顺利地解决了远距离传递各种生理学和生物学参数(生物遥测)的问题,并有可能利用电影和电视对试验实现自动控制。

第三个时期:在四十年代和五十年代末期完成了一系列在发射高度为110 ~ 450公里的火箭中载有动物和其他生物体的实验。我们首次能够对短时间(8 ~ 10分钟)失重对生命体的影响做了研究。热心的研究者们 · 亚兹多夫斯基,В · И · 波波夫,A · Д · 谢里亚平,A · M · 格宁,E · M · 尤加诺夫对在A · В · 波克罗夫斯基领导下所进行的这些研究作出了卓越的贡献。

又前进一步

当苏联发射世界上第一颗人造地球卫星已经过了一个月之后,在1957年11月3日,地球上的生命体首次乘第二个人造地球卫星实现了宇宙飞行。从1957年到1961年期间,我国发射了几个带有各种生命体的人造卫星和宇宙飞船。动物(狗)返回地面这一事件是在通向人类飞往宇宙的道路上最重要的一步。在这些飞行中,人们研究了宇宙飞行的各种因素对生命体的影响,研制并试验了保证人在宇宙飞船座舱中能够生存的生命保障系统。

因此,当C · П · 科罗廖夫和他的同事们把人类飞往宇宙的问题提到议事日程上时,我国的生物学和医学方面的知识已经足以解决与宇宙飞行有关的种种问题。著名的学者B · A · 恩格尔哈特,H · M · 西萨基扬,П · K · 阿诺欣,B · B · 帕林,B · H · 切尔尼戈夫斯基等不止一次地讨论过这个问题。终于在1960年底和1961年初科学地做出了根据充足的结论:人类可以绝对安全地飞往宇宙。

目前,在卫星上、行驶的宇宙飞船和轨道站所进行的生物学研究是征服宇宙空间计划的一个重要组成部分。使人们感到很有兴趣的是那些栽有各种各样动植物以及动植物细胞和组织的、被专门作为在沿轨道的宇宙飞行中进行试验的生物卫星。从1973年起到1983年5月,苏联曾发射了五颗“宇宙”号生物地球卫星。在“宇宙 - 690”号卫星上,人们研究了失重和辐射对生命体系的共同作用,发现用安放在卫星上的辐射源照射失重条件下的动物(大老鼠)时,其放射病的发展与在地球上没有区别。“宇宙 - 936”号卫星上的离心机试验表明在失重时离心机产生的人造重力等于地球引力,因而在很大的程度上可以预先防止很多在失重影响下机体产生的不利变化。

对乘生物卫星完成了飞行的动物所进行的详细研究大大地补充了我们的有关失重时适应机制方面的知识。这些研究可以深入了解有机体,并可能对那些发生于个别器官和组织以及细胞水平的种种现象进行研究。因为这些研究结果能不断地完善保障宇宙飞行的生物医学原理和方法,因而得到了实际应用。此外,宇宙航行条件下所进行的科学试验是研究重力在实现细胞分裂、遗传信息的传递、机体的生长发育等类似的基本生物学过程中所起作用的一种独特手段。在宇宙航行时所进行的生物学试验将有助于解答重力在地球上生命起源和进化中的意义等问题。

探索在继续

二十二年来,苏联的宇宙航行学经历了从以“东方号”、“上升号”、“联盟号”飞船的短时间飞行到人乘轨道站“礼炮号”在宇宙中长期停留的过程。对待宇宙医学的基本问题,例如挑选和培训宇航员的态度也发生了重要的变化。如果在初期,需要所谓“钢铁般”的体格,那么现在这种观点起了某些变化,我们在一定的程度上能够降低宇航员的体检标准,这是由于宇宙技术的改进,在宇宙飞船上条件相当舒适,以及对医疗检查和预防措施作了大量改进的结果。挑选和培训宇航员的系统也有所改进,目前最重视在人体机能能力和适应性方面的表现。因为,如果不具有任何机体的机能状态所特有的突出表现标志,就容易适应变化的环境条件,而这是一种很重要的生物学反应。

随着飞行时间的延长、范围的扩大和宇航员在飞船上所完成工作的进一步专业化,目前对宇航员的专职培训水平,对他们在轨道上的最大活动效率提出了越来越高的要求。必须派高度熟练的专业人员参加宇航飞行,自然,这可能扩大年龄范围,也可能让妇女参加飞行。对于每一次实际的宇宙航行来说,体检和培训宇航员都具有特殊的涵义。

居住环境的卫生监测:对温度和气压、湿度、氧气和二氧化碳的压力进行控制,对由人和各种物质所排放的有机化合物的数量及质量的控制,以及对居住环境和皮肤、鼻、口与腿的微生物区系进行保健微生物检查等占有重要的地位。

宇航员的日常卫生保健有了明显的进步。利用了一套齐全的专门的保健措施,从各种餐巾、毛巾到浴室来进行卫生保健。目前,在飞行中宇航员可以每天漱口、刮脸,定时更换衣服。

在目前的长期飞行中宇航员的食物与在地面时无甚差别。宇航员可以把食物煮熟,在各种各样的菜谱中总能吃到一、两道热菜。在空间的飞船上,长时间远征的宇航员们可以如愿以偿地得到各种食物,包括新鲜蔬菜和水果。

最近几年来为节约船上所储备的水,正在愈来愈多地利用水的热回收系统,尤其是实现了大气水分的完全回收。由于有了保障生存的生物技术系统,对飞船上食物储备进行补充的问题也提到了议事日程。

宇航飞行中体检的组织也发生了明显的变化。在短期的宇宙飞行中主要注意的是人的“生存”,确定环境或身体状况临界变化的必要性,以决定是否可能继续飞行的问题,这时采用了为数不多的一些设备对机体的生理状况和居住环境加以记录。

今天特别注意确定在飞行条件下人体所适应的各个阶段和效果,注意预测长期飞行的可行性,研究的方法也大有发展。可以说,在轨道站上有设备良好的诊断室,可以对宇航员的身体状况作全面研究。这既有记录各种器官和系统功能的整套设备,又有对心血管系统活动状况进行详细研究的仪器,也有研究视觉器官、前庭器官、组织中的氧气情况和水——盐代谢的各种仪器。

长期飞行需要解决一个与预防失重对宇航员身体产生不利影响有关的问题。事实上,人在宇宙中长期停留要求机体不仅能对不利的影响保持稳定,而且能具有与新条件相适应的可塑性和适应机制的积极活动。在适应失重的过程中所发生的一系列生理变化对宇航员的身体没有危险。但是发现了一种不寻常的情况,越能完全地适应失重的,则返回地球后消除适应就越紧张和困难。

大概,在A · Г · 尼古拉耶夫和B · И · 谢瓦斯季亚诺夫乘“联盟九号”完成十八昼夜的宇宙航行时这种情况显得最突出。宇航员们非常顺利地适应了失重,而恢复地球的重力却很困难,要感受自身的重力,不得不使用很大的力量以保持垂直的姿势、改变运动的功能,尤其是在着陆后的最初几天。

在利用轨道站飞行的初期,医生们研制了一整套预防手段和方法,目前正成功地应用于长期飞行。任务在于要借助于预防手段不使机体“忘记”自身在地球上的使命,使它们“记住”他们在地面上的作用。

自行车测力计和跑道训练是一种大运动量的肌肉训练,为此,还要穿上缝有橡胶带的专门服装。在运动时它们迫使各种不同的肌肉组织工作。使人体下部产生负压力的真空服“Чибис”迫使血液沿血管从人体上部流到腿部,因而与地球上人体所特有的血液循环相仿。

为了防止辐射危险,对航线上的辐射情况要进行严密监视。在飞船上,甚至在每个宇航员的衣服里都放置有剂量计以便测定辐射剂量。到目前为止航行都是在辐射状况相对安全条件下进行的。宇航员所接受的电离辐射量场未超过5个生物伦琴当量,当飞船在地球辐射带以下通过时,辐射带并不会对人产生明显的危害。

人要延长在宇宙中停留的时间,就不得不去解决极其复杂的心理学问题。心理学家们参与了对宇航员劳动和生活的安排:帮助他们确定在不同飞行期合理的工作和休息制度,以及好的消遣形式,以便尽可能恢复能力、安定情绪。那种用以产生好的心情和最有利地发挥宇航员工作能力的“心理安慰”(与家人团聚,与专家和喜爱的演员会晤)被证明是正确的。

在1982年底A · H · 别列佐夫和B · B · 列别杰夫乘“礼炮七号”轨道站成功地完成的至今持续时间最长、达211个昼夜的飞行令人信服地表明苏联专家们选择的逐渐增加人在宇宙中停留期的这一战略是完全正确的,并使大家更加相信宇宙空间适于屏住,就像在上述漫长的宇宙飞行中医生们极为注重研究人体中那些长期处于失重条件下会发生重要变化的系统。

应该指出,在“礼炮 - 7”号轨道站上对宇航员进行体检的一套设备业已完善。新型的多功能仪器“Аэлита”可以对机体的生理指标进行系统的记录,而这是在提高宇宙医疗设备质量水平的道路上的一个显著进步。

采用“Эхограф”首次取得了像血管直径、人体各部分血液容量、心房体积、心脏每次收缩所排出的血量等这些心血管系统活动所特有的重要指标,发现大约飞行四周以后,心血管系统的反应在安静的状态下或者在功能性负荷下都是稳定的。

在结束飞行后的最初几昼夜中所进行的考查并未发现心脏功能有所变化。

过去曾经指出的在长期飞行中血中红血球数目略有(短暂的)减少的情况随飞行期延长到七个月并未逐渐加剧。最主要是,红血球正常地完成了其运载氧气的基本功能,这就可能对血液系统适应长期飞行的条件并在航行后进行恢复的可能性作出合理的评价。A · H · 别列佐夫和B · B · 列别杰夫的消除适应期顺利地过去了,他们的身体状况实际上与过去完成过长期轨道飞行的宇航员的身体状况没有区别。

这种飞行的主要结果显而易见:人在宇宙中停留期增长到七个月(与短期飞行相比)没有在宇航员的体内引起新的功能性的质变。

当然,C · E · 萨维茨卡娅——世界上第二个曾到过宇宙的妇女乘“礼炮 - 7”号轨道站所进行的这项工作对于宇宙医学是重要的。处于8昼夜失重条件下的女性的机体反应引起了医生们的兴趣。根据在飞行中和完成飞行后研究的结果,由专家们作出的主要结论是:尚未发现女人和男人在机体反应上有任何实质性的差别,这使我们能够相信,妇女将参加未来的宇宙遨游。

22年来对宇宙飞行条件下的人体所做的种种研究使我们究竟了解了什么?今天,我们了解了很多有关失重时人体的各种反应,主要是弄清了这些反应发生的机制,并形成了一种观感:人能够长期地完全适应失重。我们可以相当清楚地设想对失重适应的一般进程,该过程的个别阶段以及在某一阶段的生理系统。

在使宇航员的身体保持稳定方面所取得的成就最重要。制定出了可以控制进行宇宙飞行的人的身体状况的原理和方法,我不能断言它们百分之百有效。还需要做很多事,以便更深入地弄清每个宇航员的特殊的生理反应。既然谈到了人,谈到了人的身体和安全,在宇宙中每迈开新的一步都应进行周密的考虑。无论我们取得了多少知识,都应该明白绝不是一切都已做完,要做的事情还有很多很多,我们所完成的一切都应当是为人类谋福利。

[Земля u Вселеннαя,1983年5期]