Государственный научный центр РФ Институт медико-биологических проблем (ИМБП) РАН

 

На сегодняшний день одной из задач космической медицины следует считать разработку способов предотвращения неблагоприятного влияния на организм человека невесомости, соответствующих максимальным значениям эффективности и безопасности при сверхдлительных космических миссиях. Эквивалентом земной гравитации на космическом корабле может явиться центробежная сила, создаваемая равномерным вращением всего объекта или его части. В публичной литературе такой способ профилактики воздействия невесомости носит название искусственная гравитация.

В последние годы, для проведения экспериментальных исследований по проблеме искусственной гравитации, в Японии и США разработаны и созданы центрифуги короткого радиуса (ЦКР) нового поколения. Именно к такой категории относится и ЦКР ИМБП. Полностью российская разработка создавалась с учетом предыдущего опыта работы, а также мировых аналогов. Она позволяет решать весьма широкий спектр задач космического назначения и проводить необходимые наземные исследования и тренировки.

Важными особенностями российской центрифуги являются:

• возможность одновременного вращения 2 человек;
• выдвижные консоли, позволяющие изменять расстояние головы человека от оси вращения и создавать разные гравитационные градиенты (важно для получения адекватной гравитационной нагрузки на весь организм человека);
• использование специальной конструкции ложементов, позволяющих, изменяя их геометрию, проводить вращения в позе «полусидя», что должно существенно облегчить переносимость человеком продольных перегрузок при направлении вектора воздействия от головы к ногам. Изменение позы (или геометрии ложемента) позволяет существенно сократить радиус ЦКР, что будет иметь значение при разработке бортового варианта ЦКР, где модуль может иметь ограниченные размеры по радиусу;
• возможность использования одновременно с вращением на ЦКР физических тренажеров (велоэргометр или степпер);
• оснащение отечественным медицинским оборудованием, позволяющим постоянно контролировать состояние испытуемого.

Данные со всей медицинской аппаратуры поступают на "бортовой" компьютер, в котором происходит обработка и анализ полученных сигналов. Система передачи информации осуществляется по методу «удаленной консоли», т. е. на мониторных пультах врача и инженера отображается вся операционная система и процессы, протекающие в "бортовом" компьютере. Это позволяет осуществлять управление и сбор всей необходимой информации и дает возможность врачу производить экспресс-диагностику в режиме вращения ЦКР.

В 2015 году в рамках проводимой модернизации центрифуги короткого радиуса было полностью обновлено программное обеспечение управления стендом и предусмотрена возможность подключения различных, в том числе нештатных комплексов аппаратуры медицинского контроля. Также были обновлены и усовершенствованы приборы для периферического контроля зрения «Периметр» и система видеонаблюдения за испытуемым. Для полной изоляции испытателя от факторов ощущения вращения (в том числе и от обдува воздухом) на стенде были установлены две отдельные изолированные кабины с системой автоматического открывания и закрывания шторок. Кроме того в процессе модернизации была предусмотрена возможность трансформации ложемента (т.е. смена положения испытателя) во время вращения как с пульта инженера, так и самим испытателем.

Необходимо учитывать, что воздействие перегрузок на ЦКР вызывает эффекты, которые специфичны именно для центрифуг с малым радиусом вращения. Это связано с большой величиной гравитационного градиента во время воздействия перегрузок "голова-таз" на человека, когда величина перегрузок на уровне головы минимальна или даже близка к нулю, а на уровне стоп достигает заданной величины, т.е. возникает большой перепад величины перегрузок вдоль продольной оси тела, от головы к стопам. Необходимо принять во внимание и тот факт, что что во время вращений человека на центрифуге с малым радиусом с величиной искусственной силы тяжести, близкой к земной или превышающей эту величину, на человека будут действовать большие угловые скорости, что может привести при активных движениях человека к возникновению негативных явлений в виде ускорений Кориолиса и прецессионных ускорений, а, следовательно, к появлению признаков болезни движения.

В настоящее время решен вопрос о направлении действия перегрузок при вращении на ЦКР в невесомости, а именно направление перегрузок должно быть "голова-таз". Все остальные факторы вращения, входящие в понятие "режим воздействия на центрифуге короткого радиуса" подлежат определению.