Космические полеты отрицательно влияют на организмы космонавтов вследствие ряда специфических факторов, основными из которых являются высокий уровень радиации на орбите и невесомость. Продолжительная невесомость в течение всего космического полета считается наибольшей медицинской проблемой пилотируемой космонавтики. Мышцы, кости и система кровообращения из-за отсутствия силы тяжести становятся слабыми. Происходят потери кальция и калия в костях скелета. Примерно после 8 месяцев пребывания в невесомости требуется от 2 лет и больше для восстановления здоровья космонавта. Часть из указанного срока он должен провести в лечебных и оздоровительных учреждениях под наблюдением врачей.

Актуальность проблемы поддержания здоровья космонавтов во время полета существенно возрастает в связи с планируемыми экспедициями на Марс, которые, по прогнозам, должны осуществиться в 30—40 гг. этого века. Полет экспедиции к Марсу продолжительностью около года подорвет здоровье экипажа корабля, который по прилету на Марс окажется неработоспособным. Но на Марсе космонавтов никто не ждет, санаториев и больниц для их лечения там нет, более того, от них требуется с первых минут прибытия на марсианскую поверхность включиться в работу по обустройству базы, строительство которой является основой выживания самой экспедиции.

Единственным разумным выходом из этой ситуации станет максимальное снижение влияния невесомости на организмы космонавтов, эти работы уже проводятся по нескольким направлениям. Космонавты во время полета осуществляют прием специальных препаратов и используют специальные костюмы, нагружающие мышцы и скелеты. Однако эффективность перечисленных средств оказывается невысокой и неспособной полностью исключить влияние невесомости.

Представляется перспективной идея, которую в свое время выказал в одной из своих работ основоположник космонавтики К.Э.Циолковский. Предвидя негативное влияние невесомости на организмы, он предложил создавать на борту будущих космических кораблей искусственную гравитацию посредством вращения всего космического корабля. Центробежная сила, возникающая при вращении, действует на все части тела, на каждую ее клетку и является эквивалентом силы тяжести. Однако вращение всего космического объекта, например такого сложного, как космическая станция «Мир», которая совершает орбитальное движение, сопряжено с техническими проблемами и в большинстве случаев не может быть реализовано.

В виде альтернативного варианта наиболее целесообразным является способ, при котором осуществляется вращение относительно небольшого объема космической станции или космического корабля, в котором находятся космонавты. В качестве такого объема автор предлагает использовать спальные места, в которых космонавты проводят треть времени всего полета. На рисунке 1 изображен вид сверху спального места космонавтов, а на рисунке 2 — разрез сбоку.

Рисунок 1.

Спальное место космонавтов (рис.1) состоит из цилиндрического подвижного элемента 1, установленного с возможностью вращения вокруг оси 2, закрепленной на опорном элементе 3. Ось вращения 2 снабжена приводом 4, состоящим из электродвигателя с редуктором. На цилиндрическом подвижном элементе 1 симметрично относительно оси вращения 2 выполнены два ложа 5, ширина и длина каждого из которых позволяют улечься на них взрослому человеку, а их стороны, обращенные к оси вращения 2, покрыты мягким материалом, например поролоном, обтянутым тканью. Кроме того, к каждому ложу 5 прикреплены ремни 6, снабженные застежками, позволяющими произвести фиксацию тела космонавта к ложу 5, поверхность которого выполнена в виде цилиндра, осью которого является ось вращения 2. Опорный элемент 3 закрепляется к корпусу космической станции или космического корабля. Цилиндрический подвижный элемент 1 закрывается непрозрачной крышкой 7, в центре которой выполнено отверстие 8, кроме того, отверстия 9 выполнены в цилиндрическом подвижном элементе 1, в районе изголовья обоих лож 5.

Рисунок 2.

Спальное место космонавта (рис.2) используется следующим образом. На оба ложа 5 укладываются космонавты, которые фиксируют свои тела ремнями 6. Симметричное расположение лож 5 относительно оси вращения 2 позволяет максимально приблизить центр масс спального места с космонавтами к оси вращения 2, что улучшает балансировку и снижает колебания всей конструкции. Привод 4 вращает цилиндрический подвижный элемент 1 вокруг оси 2 с постоянной угловой скоростью. При этом на тело каждого космонавта действует центробежная сила, и поскольку она действует на каждый элемент тела, то она полностью идентична силе тяжести. Изготовление поверхности лож 5 в виде части цилиндра, осью которого является ось вращения 2, позволяет воздействовать на все части тела космонавтов с одинаковой центробежной силой. Расчеты показывают, что при расстоянии лож 5 от оси вращения 2 порядка 1 м для создания центробежной силы, совпадающей с земной силой тяжести по величине, необходимо вращать спальное место с космонавтами с угловой скоростью 30 об/мин. Непрозрачная крышка 7 позволяет изолировать космонавтов во время сна или отдыха, что полностью исключит головокружения, вызванные вращением. Наличие отверстия 8 в крышке 7 и мелких отверстий 9, выполненных в цилиндрическом подвижном элементе 1, в районе изголовья обоих лож 5, обеспечит непрерывную циркуляцию воздуха внутри спального места космонавтов, который за счет центробежной силы выходит через мелкие отверстия 9, создавая разрежение внутри спального места космонавтов, за счет чего происходит приток свежего воздуха через отверстие 8. Осуществление циркуляции свежего воздуха внутри спального места жизненно необходимо в условиях невесомости, так как позволяет осуществлять удаление продуктов дыхания и приток свежего воздуха. Спальное место должно быть оборудовано индивидуальным освещением и съемной перегородкой, делящей его объем пополам и создающей интимное пространство для каждого космонавта в отдельности. Наличие освещения позволит использовать спальное место не только для сна и отдыха космонавтов, но и в качестве рабочего места, где можно будет выполнять работы на портативном компьютере. Использование спального места для работы позволит увеличить продолжительность пребывания на нем, что позволит еще больше уменьшить отрицательное влияние невесомости на организмы космонавтов.

Центробежная сила, создаваемая вращением, зависит от угловой скорости и может быть настроена на имитацию силы тяжести не только на Земле, но и на других планетах, например на Марсе. Учитывая, что сила тяжести на Марсе составляет 0,38 от силы тяжести на Земле, с помощью спального места можно постепенно во время полета, уменьшая его угловую скорость вращения, осуществить ко времени прилета на Марс адаптацию организмов космонавтов к марсианской силе тяжести.

Применение спального места космонавтов позволит воздействовать на их организм во время сна центробежной силой, эквивалентной силе гравитации, что существенно замедлит развитие негативных изменений в организме космонавтов под действием невесомости и обеспечит их работоспособность после космического полета на месте прибытия. На предлагаемую конструкцию подана заявка на изобретение **********, на которую получено решение о выдаче патента.

E-mail: *******@mail.ru