Исследование газообмена у космонавтов. Энергозатраты при длительном космическом полете

Изучение потребления кислорода, выделения углекислоты и энерготрат человека в условиях невесомости было предпринято в ходе полета космического корабля «Восход-2». Оно показало, что изменения газообмена и энерготрат в невесомости были у космонавтов неодинаковыми. Потребление кислорода и выделение углекислоты в невесомости в состоянии относительного покоя по сравнению с данными на Земле были повышенными: у первого члена экипажа они составили соответственно +206,4 мл/мин и 64 мл/мин, у второго — до +7 мл/мин. Энерготраты, рассчитанные по показателям газообмена, составили соответственно 9,21 кДж/мин (2,2 ккал/мин) и 3,39 кДж/мин (0,81 ккал/мин). Интересно отмстить, что после полета (1—3-й сутки) потребление кислорода в покое у первого космонавта было повышено на 14%, У второго — на 23% по сравнению с дополетными данными. Суточные энерготраты превысили исходные величины соответственно на 20% и 23% [Касьян И. И., Макаров Г. Ф.].

Энерготраты космонавтов космических кораблей «Союз» в покое также были в невесомости более высокими, чем до полета. В среднем по 6 исследованиям энерготраты в невесомости в покое превысили предстартовые данные космонавтов корабля «Союз-4» на 1,76 кДж/мин (0,42 ккал/мин), у космонавтов корабля «Союз-5» на 2,01 кДж/мин (0,48 ккал/мин). Энерготраты космонавтов в покое на кораблях «Союз-6» и «Союз-7» (4 космонавта, 19 исследований) также были повышенными по сравнению с данными, полученными перед полетом, в среднем на 2,51 кДж/мин (0,59 ккал/мин).

Такая же закономерность повышения энерготрат в покое была установлена при более длительном пребывании человека в условиях невесомости. Так, у члена экипажа корабля «Союз-9» энерготраты в покое на 8-е и 16-е сутки полета были повышенными соответственно на +5,57 кДж/мин (1,33 ккал/мин) и на 5,44 кДж/ мин (1,30 ккал/мин) по сравнению с дополстными данными. К 16-м суткам полета наметилось некоторое снижение величины потребления кислорода (и, естественно, эперготрат), однако этот уровень все же был на 80% выше, чем в наземных условиях.

Аналогичные данные были получены у космонавтов ОС «Салют-3»: у одного космонавта эперготраты в покое на 8-е и 13-е сутки полета были выше дополетных данных на +3,48 и 3,90 кДж/мин (0,83 и 0,93 ккал/мин), у другого — на +1,25 кДж/мин (0,3 ккал/мин).

Влияние невесомости продолжительностью до 62-х суток на энерготраты человека было исследовано в ходе полета ОС «Салют-4». Как показали проведенные исследования, энерготраты космонавтов в состоянии относительного покоя были выше дополетных. У одного члена экипажа энерготраты, замеренные на 39-е и 51-е сутки полета, составили соответственно 8,75 и 10,51 кДж/мин (2,09 и 2,51 ккал/мин), в то время как в покое на Земле они были равны 8,46 кДж/мин (2,02 ккал/мин). У другого члена экипажа энерготраты в покое на 38-е и 54-е сутки полета составили соответственно 7,24 и 8,63 кДж/мин (1,73 и 2,06 ккал/ мин), в покое до полета они составили 7,12 кДж/мин (1,70 ккал/мин).

Данные американских исследователей ОС «Скайлэб-4» (84 сут) показали, что потребление кислорода и энерготраты астронавтов в покое в условиях невесомости (проведено по 12 исследований на каждом из 3 астронавтов) были в среднем выше, чем на Земле: у командира корабля на 19—20%, у пилота на 11—12%, у пилота-исследователя на 7—8% [Michel E. L. et al.].

потребление кислорода

Исследования, проведенные в полетах продолжительностью до 185 сут, показали, что энерготраты, рассчитанные по ЛВ, продолжали оставаться повышенными по сравнению с предполетными данными. Так, у одного из членов экипажа корабля «Союз-29» на 120-е сутки полета и у одного космонавта корабля «Союз-32» на 170-е сутки полета уровень энерготрат был выше предстартовых данных. В то же время у одного из космонавтов корабля «Союз-29» и у космонавта корабля «Союз-32» (соответственно на 120-е и 170-е сутки полета) энерготраты в покое были несколько ниже предстартовых величин, но все же выше, чем в покое на Земле.

Исследование газообмена в послеполетном периоде показало, что метаболические сдвиги у космонавтов сохранялись еще некоторое время после полета. Так, потребление кислорода и энерготраты, исследованные через сутки после полета, были повышены (в состоянии покоя): на 12—66% у члена экипажа корабля «Союз-4» и у члена экипажа корабля «Союз-5»; на 5—23% у 3 из 5 космонавтов «Союз-6» и «Союз-7». У члена экипажа корабля «Союз-9» эиерготраты через сутки после полета были на 2,55 кДж/мин (0,61 ккал/мин) выше дополетных данных и нормализовались только на 8-е сутки после полета.

Энерготраты космонавтов в невесомости повышались не только в покое, но и после ДФН. Энерготраты на ДФН в невесомости были выше, чем в наземных условиях: при работе с эспандером на 0,38—3,02 кДж/мин (0,09—0,72 ккал/мип), при откачке конденсата на 5,07—8,15 кДж/мин (1,21 —1,47 ккал/мин).

Аналогичные данные были получены в полетах продолжительностью до 2 нед. Так, у космонавта космического корабля «Союз-9» энерготраты, измеренные сразу же после выполнения физической нагрузки, были выше, чем на Земле: на 8-е сутки полета на 3,94 кДж/мин (0,94 ккал/мин), на 16-е сутки на 2,85 кДж/ мин (0,68 ккал/мин). Примечательно, что энерготраты на ту же нагрузку после полета оказались на 1,34 кДж/мин (0,32 ккал/ мин) меньше, чем при выполнении той же нагрузки до полета.

Более высокие, чем в наземных условиях, энерготраты на выполняемую в полете ДФН (работа с эспандером) были у космонавтов ОС «Салют-3». У одного из них энерготраты, измеренные сразу же после выполнения нагрузки на 7-е и 10-е сутки полета, были выше соответственно на 1,30 и 0,80 кДж/мин (0,31 и 0,19 ккал/мип) по сравнению с данными, полученными до полета. У другого члена экипажа энерготраты после нагрузки, выполненной на 8-е и 13-е сутки полета, превышали данные, полученные после той же нагрузки в наземных условиях, соответственно на 1,88 и 2,18 кДж/мин (0,45 и 0,52 ккал/мин).

Обращает на себя внимание тот факт, что в полетах продолжительностью до 2 нед было отмечено некоторое увеличение времени восстановления после ДФН. Так, если на Земле после выполнения ДФН уровень энерготрат нормализовался через 5 мин, то в невесомости у одного космонавта корабля «Союз-9» на 8-е сутки полета через 5 мин после ДФН он оставался повышенным на 1,34 кДж/мин (0,32 ккал/мин), а на 16-е сутки полета — в эти же промежутки времени был выше на 2,47 кДж/мин (0,59 ккал/мин). Аналогичное увеличение времени восстановления уровня энерготрат после ДФН в невесомости было у космонавта ОС «Салют-3»: через 5 мин после нагрузки энерготраты продолжали оставаться повышенными по сравнению с наземными условиями на 8-е сутки полета — на 4,65 кДж/мин (1,11 ккал/ мин), на 13-е сутки полета — на 4,94 кДж/мин (1,18 ккал/мин).

В более длительных полетах (64 сут) динамика энерготрат на ДФН (работа на велоэргометре 470 кгм/мин) не имела столь четкой направленности: наблюдалось как увеличение, так и уменьшение уровня энерготрат после нагрузки по сравнению с данными, полученными до полета. Так, у одного из космонавтов ОС «Салют-4» энерготраты, измеренные сразу после нагрузки на 38-е сутки полета, составили 9,34 кДж/мин (2,23 ккал/мин), а на 54-е сутки полета они повысились до 9,80 кДж/мин (2,34 ккал/мин). У другого члена этого экипажа энерготраты после выполнения такой же нагрузки на 39-е и 51-е сутки полета уменьшились с 13,1 кДж/мин (3,13 ккал/мин) до 11,51 кДж/мин (2,75 ккал/мин).

Разнонаправленность динамики энерготрат на выполняемую астронавтами в условиях невесомости физическую нагрузку (работа на велоэргометре) была отмечена американскими исследователями по результатам 84-суточного полета ОС «Скайлэб-4». По средним данным 12 исследований, проведенных на 3 астронавтах в полете, энерготраты пилота-исследователя при работе на велоэргометре были выше па 2%, чем при выполнении той же работы на Земле, в то время как у командира корабля и у пилота они были ниже соответственно на 2% и 8,5% [Michel E. L. et al., Smith М. С. et al., Thornton W. E., Rummel J. A.].

При анализе данных, полученных американскими исследователями, можно также отметить замедление в полете восстановления энерготрат до исходного уровня. Так, у командира корабля «Скайлэб-4» энерготраты в ходе 5-минутного периода восстановления после нагрузки были в среднем выше на 3,4%, чем в условиях Земли при выполнении той же работы, у пилота-исследователя — выше на 11,0% применительно к тем же временным параметрам. Энерготраты восстановительного периода (первые 5 мин после нагрузки) у пилота были на 11% ниже по сравнению с данными, полученными в исследованиях до полета. Исследования, проведенные после полета, также показали увеличение времени восстановительного периода после выполнения астронавтами ДФН. Так, потребление кислорода (при выполнении работы на велоэргометре после полета) в восстановительном периоде было у командира корабля на 12% выше, у пилота-исследователя на 13% выше, чем до полета, и только у пилота потребление кислорода в период восстановления после нагрузки достигло уровня, зарегистрированного до полета.

- Вернуться в оглавление раздела "Патофизиология"

Оглавление темы "Гомеостаз организма в условиях невесомости":
  1. Уровень альдостерона при гиподинамии. Тканевая и внутриклеточная жидкость у космонавтов
  2. Обмен натрия и хлора у космонавтов. Диурез и водный обмен при длительном космическом полете
  3. Объем кровообращения и внутриклеточная жидкость после космического полета
  4. Обмен калия после полета в космос. Регуляция содержания калия в организме
  5. Обмен кальция в космосе. Регуляция обмена кальция в организме
  6. Функция почек в невесомости. Влияние космического полета на диурез
  7. Дыхание в условиях невесомости. Частота дыхания у космонавтов
  8. Исследование жизненной емкости легких космонавтов. ЖЕЛ при невесомости
  9. Изменение легочной вентиляции у космонавтов. Функция легких в невесомости
  10. Исследование газообмена у космонавтов. Энергозатраты при длительном космическом полете

Ждем ваших вопросов и рекомендаций: