Институт медико-биологических проблем (ИМБП) был создан в 1963 году по инициативе академиков М. В. Келдыша и С. П. Королева с целью проведения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по медико-биологическому обеспечению пилотируемых космических объектов и фундаментальных исследований в области космической биологии и медицины.
Именно здесь проводят исследования в области гравитационной физиологии и разрабатываются методики сохранения здоровья космонавтов и поддержания работоспособности в длительных космических полетах.
На вопросы отвечает Татьяна Борисовна Кукоба, старший научный сотрудник лаборатории профилактики гипогравитационных нарушений.
Автор.: Татьяна Борисовна, слово «космонавт» давно уже стало синонимом здорового человека. Расскажите, какие нагрузки предписаны сегодняшним покорителям космоса? Какова направленность их упражнений?
Татьяна Кукоба: В космосе человек сталкивается с таким неизбежным явлением, как невесомость. Несмотря на то, что МКС сейчас по площади занимает целое футбольное поле, гиподинамия неизбежна. Пребывание человека в условиях невесомости ведет к изменениям во многих системах организма и прежде всего в наиболее гравизависимой мышечной системе, что ведет к атрофии мышц. Основным средством профилактики негативных влияний невесомости являются физические упражнения.
А.: Судя по фотографиям, спортивная программа у космонавтов весьма разнообразная.
Т. К.: В первую очередь хочу сказать, что на МКС существует две основных программы профилактики. В российской программе основное место отводится интенсивным тренировкам на бегущей дорожке, дополнительно космонавты тренируются на силовом тренажере. Программа силовых тренировок предлагается с большой осторожностью, так как в условиях невесомости, где происходит перераспределение жидкости в направлении головы, возможно значительное повышение внутричерепного давления во время интенсивных силовых тренировок. Даже на Земле в случае выполнения силовых упражнений с задержкой дыхания может возникать так называемое состояние «натуживания», опасное для здоровья.
Американские специалисты первоначально делали акцент на силовых тренировках, рассматривая бег в качестве дополнительного средства, но в последнее время и американские коллеги рассматривают интенсивные тренировки на бегущей дорожке в качестве важного метода профилактики влияний невесомости.
А.: У вас уникальный коллектив сотрудников с огромным опытом. Можете поделиться какими-то методиками, которые пригодятся спортсменам?
Т. К.: Сейчас мы можем сказать однозначно, что физическое состояние космонавта во многом зависит от того, как человек воспринимает полет в целом. Как человек настроится, как будет вести себя в полете, таким будет и его физическое состояние после полета и скорость восстановления. Если человек не готов психологически, если он не воспринимает ситуацию адекватно, то он не сможет собраться, и в случае стресса, например при приземлении, включить свои физиологические сверхспособности. Чем позитивней настроение на орбите, тем легче проходит адаптация. В этом заключается работа наших психологов.
Но важность физической подготовки нельзя недооценивать. Тренировки на бегущей дорожке выполняются с чередованием коротких интервалов бега с высокой скоростью с интервалами ходьбы. Протоколы таких тренировок были выработаны в целой серии модельных исследований и подтвердили свою эффективность в ходе эксплуатации российских космических станций. В настоящее время такие методы тренировок применяются и в спорте, так как тренировка в таком режиме обеспечивает многократные переходы между анаэробными и аэробными механизмами энергообеспечения мышечной деятельности. Силовые тренировки в силу описанных нами выше особенностей пребывания в невесомости выполняются с большим количеством подходов и повторений, но с невысокой нагрузкой, что обеспечивает развитие силовой выносливости и преимущественно саркоплазматическую гипертрофию мышц.
А.: Как выглядят занятия спортом на орбите?
Т. К.: На орбите тренировки в обычном режиме проходят три дня подряд, четвертый день отведен для отдыха. В первый день цикла проводится беговая тренировка. Во второй и третий дни помимо бега добавляются занятия на силовом тренажере. Локомоторные тренировки постоянно варьируются для поддержания различных качеств. В день отдыха можно или вообще не заниматься, или провести тренировку по желанию – подтянуть отстающие группы мышц. За две недели до посадки космонавты начинают тренироваться каждый день.
Также хочу сказать, что совсем недавно на МКС была доставлена российская бегущая дорожка, созданная в нашем институте. Это большой успех, и космонавты уже по достоинству оценили ее сильные стороны. Для того чтобы бежать на дорожке надо обеспечить «притяг», другими словами, притянуть космонавта к дорожке. В данном случае мы рекомендуем нагрузку 70 % от веса тела. Далее космонавт выбирает на сенсорном экране протокол тренировки, соответствующий нашим рекомендациям, и ему остается только бежать. Я, конечно, шучу, бежать необходимо с высокой интенсивностью около 30 минут, а это совсем не просто; за время тренировки космонавт должен получить достаточную нагрузку, чтобы хотя бы частично компенсировать отсутствие силы тяжести и включить физиологические механизмы, отвечающие за восприятие земной гравитации. Силовые тренировки пока выполняются нашими космонавтами на американском силовом тренажере ARED, нагрузка на нем создается с помощью вакуумных цилиндров. Как вы понимаете, на орбите необходимы особые технические решения для создания нагрузки, отличные от земных. На каждой тренировке космонавты выполняют приседания. В любой тренировочный день также обязательно выполняется становая тяга или жим лежа. В зависимости от индивидуальных особенностей организма космонавты выполняют от 16 до 24 повторений в подходе. В ближайшем будущем на орбиту планируется поставка отечественного силового нагружателя, что позволит нашим космонавтам выполнять силовые тренировки, не покидая российский сегмент МКС. Кроме того, мы разрабатываем совместно с австрийскими учеными силовой многофункциональный тренажер (MDS), где нагрузка создается с помощью двигателя. Тренажер уже прошел успешные испытания во время проекта «Марс-500», когда имитировался полет экспедиции на Марс длительностью 520 суток.
А.: Учитывая, что спорт – это не единственное, зачем космонавты летают на орбиту, нагрузка на организм получается значительной?
Т. К.: Как я уже говорила, тренировка на бегущей дорожке должна быть очень интенсивной, только в этом случае она приносит пользу, и это мы подтвердили в наших недавних экспериментах на орбите. В противном случае космонавт во время тренировки только тратит драгоценное время.
Важно понимать, что тренировки на орбите направлены на сохранение и поддержание работоспособности, так как мы думаем о предстоящих межпланетных полетах, а значит, прилетев на другую планету, космонавт должен быть способен выполнять рабочие операции, только в этом случае миссия будет успешной. Полет врача-космонавта Валерия Полякова длительностью 438 суток и результаты исследования состояния его организма после полета показали, что сохранение здоровья и работоспособности в полете длительностью, сравнимой с полетом на Марс, – это реальность, а не фантастика.
Институт медико-биологических проблем (ИМБП) был создан в 1963 году по инициативе академиков М. В. Келдыша и С. П.
