«Земля и Вселенная» 1996 №6

Уникальная особенность космической медицины состоит в том, что она сформировалась как специальный раздел теории и практики медицины еще до первого полета человека в космос. Фундаментом для нее стали достижения авиационной медицины, особенно в области освоения больших высот и длительных полетов летчиков-испытателей на самолетах. Биологические эксперименты на высотных (геофизических) ракетах начала группа сотрудников Института авиационной медицины ВВС Минобороны СССР в 1951 г. под руководством А.В. Покровского и В.И. Яздовского. На подопытных животных — собаках — были исследованы основные физиологические эффекты действия ускорений и невесомости при последовательном возрастании высоты полета от 100 до 500 км, опробованы системы жизнеобеспечения и средства спасения на случай возникновения аварийных ситуаций.

Уже в 1957 г. благодаря быстрому развитию ракетно-космической техники стал возможен запуск первого искусственного спутника Земли (ИСЗ). В подготовке этого и последующих запусков активно участвовали сотрудники Института авиационной медицины (с начала 1959 года — Институт авиационной и космической медицины). Как известно, на борту второго ИСЗ, запущенного 4 ноября 1957 г., находилась собака Лайка. Развитие работ по изучению влияния на живые организмы факторов космического полета создало необходимые предпосылки для перехода к пилотируемым полетам.

Контейнер с собаками, устанавливаемый в головном блоке геофизических ракет, совершавших испытательные полеты на высоту 100-500 км в середине 50-х гг.

Использовался опыт авиационной медицины, а также сведения, почерпнутые из морской медицины, высокогорной, полярной физиологии и многих других разделов медицинских науки и практики. Учитывались и результаты наземных лабораторных исследований, имитирующих действие на живые организмы факторов космического полета. Все это позволило оценить возможные факторы риска, разработать надежную систему диагностики состояния человека и необходимые меры защиты в этих агрессивных условиях окружающей среды. В 1960 г. осуществлена серия запусков кораблей-спутников с собаками и другими животными на борту, обеспеченных всеми системами для предстоящего полета человека. С 1959 г.

Собаки Белка и Стрелка перед запуском. Они совершили односуточный полет на втором корабле-спутнике в августе 1960 г.

Институт авиационной и космической медицины в 1961 г. был преобразован в Государственный научно-исследовательский и испытательный институт авиационной и космической медицины (ГНИИАиКМ) ВВС Министерства обороны СССР (начальник — Ю.М. Волынкин). Расширялся круг решаемых задач, быстро росли число и квалификация сотрудников, создавалась сложная экспериментальная база (макеты космических аппаратов, термобарокамеры, вращающиеся установки и другое испытательное оборудование). Перед наукой стояли масштабные задачи по освоению человеком космоса и проведению комплекса экспериментов на орбите.

Требовалось существенно расширить тематику исследований и найти немалые средства, что, конечно, обеспокоило руководство Военно-Воздушных Сил и, отчасти, Министерство обороны, настороженно относившееся к направлениям работ, не связанным с авиацией. Как об этом вспоминал помощник Главкома ВВС по космосу Н.П. Каманин, комиссия ВВС, проверявшая деятельность института в 1962 г., пришла к выводу, что «Институт взял на себя много не свойственных ему как военному институту задач и в институте нет базы для решения этих задач».

Испытатель и собака в высотных костюмах перед выполнением эксперимента на выносливость организма при полетах на больших высотах (в конце 50-х гг.)

Сдержанная позиция руководства ВВС и возникавшие междуведомственные противоречия заставили в результате М.В. Келдыша (президент АН СССР), С.П. Королева (генеральный конструктор ракетно-космических систем) и О.Г. Ивановского (комиссия по военно-промышленным вопросам при Президиуме Совета Министров СССР) искать такие пути развития космической биологии и медицины, которые бы позволили надежно обеспечить выполнение программ пилотируемых полетов. Это нашло активную поддержку Министерства здравоохранения СССР (Б.В. Петровский, А.И. Бурназян), и в 1963 г. вышло постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР о создании Института медико-биологических проблем в системе III Главного Управления при Минздраве СССР.

ОРГАНИЗАЦИЯ НОВОГО ИНСТИТУТА

Формирование Института медико-биологических проблем как научно-исследовательской организации следует отнести к 1964 г., когда в его состав вошли две большие группы творческих коллективов из ГНИИАиКМ МО СССР и Института биофизики Министерства здравоохранения СССР (примерно по 200 человек каждая). Перед новым Институтом были поставлены следующие задачи: разработка медико-биологических основ обеспечения длительных полетов человека в космосе; проведение комплексных медико-технических испытаний космической техники; отбор, подготовка и медицинское обеспечение космонавтов гражданских ведомств. Практические работы по медицинскому обеспечению пилотируемых космических полетов оставались в ведении ГНИИАиКМ МО СССР.

Организатором и первым директором (1964-65 гг.) Института медико-биологических проблем (ИМБП) стал известный физиолог и авиационный врач, академик АМН СССР профессор А.В. Лебединский. Становлению Института активно содействовали Ю.Г. Нефедов, Б.А. Адамович, К.В. Смирнов и другие ученые.

Значительную роль в дальнейшем развитии Института сыграл его следующий директор (1965-68 гг.) — академик АН СССР В.В. Парин, выдающийся физиолог, крупный организатор науки, первый главный редактор журнала «Космическая биология и медицина», бывший в начале 60-х гг., вместе с академиком В.Н. Черниговским, научным руководителем работ в данной области.

Основное ядро Института составили специалисты, имевшие большой опыт работы по космическим системам жизнеобеспечения, психологии и ряду других разделов этих направлений исследований. Они были переведены из Института авиационной и космической медицины. Свои уникальные знания принесли также сотрудники лабораторий Института биофизики, обладавшие опытом работы по сопровождению проектирования и испытаниям атомных подводных лодок. Объединение усилий специалистов двух институтов позволило быстрее развернуть исследования и осуществить такие амбициозные проекты, как годовой медико-технический эксперимент и запуск биоспутника «Космос-110» в феврале 1966 г.

МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЕКТЫ ПЕРВЫХ КОСМИЧЕСКИХ ЛЕТ

Первый из этих проектов состоял в проведении рекордного по длительности эксперимента с пребыванием трех испытателей-добровольцев в герметически замкнутом объеме для испытания новых систем жизнеобеспечения, включавших и биологическое звено (оранжерея). Уникальный эксперимент прошел успешно.

Во втором эксперименте (руководители — академик В.В. Парин и первый врач-космонавт Б.Б. Егоров) осуществлялся 22-х суточный орбитальный полет на ИСЗ «Космос-110» двух собак (Ветерок и Уголек). В это время уже готовились экипажи и научная аппаратура для полетов длительностью 10-15 суток космических кораблей «Восход-3» и «Восход-4» в 1966 г. Еще в 1965 г. в ИМБП отобрали сотрудников для выполнения биомедицинских экспериментов на борту корабля «Восход-5». На 1967 г. планировался полет корабля «Восход-6», чтобы испытать установку автономного передвижения космонавта в открытом космосе и провести эксперименты по созданию искусственной силы тяжести на орбите Земли. Однако из-за прекращения программы «Восход» эти полеты были отменены.

Одновременно интенсивно развивались лабораторные исследования по созданию перспективных систем жизнеобеспечения и по обеспечению радиационной безопасности космических полетов. Применительно к разрабатываемому тогда «лунному проекту» (1966—69 гг.) решались вопросы обеспечения условий безопасности экипажа при полете на Луну. В 1968-70 гг. на кораблях серии «Зонд» — прототипе лунных пилотируемых космических кораблей — были проведены на трассе Земля-Луна-Земля биологические исследования на черепахах, мухах, растениях, семенах и других биологических объектах. После блестящего выполнения лунных экспедиций американскими астронавтами работы по нашему лунному проекту прекратились.

В 1965 г. по предложению С.П. Королева группа специалистов НПО «Энергия» начала разработку и в 1970 г. ввела в строй в ИМБП наземный экспериментальный комплекс, представляющий собой герметично замкнутый объем (350 м³) с системой жизнеобеспечения. Это прообраз тяжелого межпланетного корабля будущего (возможно для полета на Марс). Многие заложенные в него прогрессивные решения только сейчас получают воплощение на практике, например, отдельные каюты для членов экипажа и вынос оборудования, служащего на станции источником шума, в отдельный модуль. Предусмотрено и противорадиационное убежище на случай возникновения солнечных вспышек, в котором расположены дублирующий пульт управления комплексом, запасы питания и воды. Комплекс, состоящий из обитаемого отсека (200 м³), технического блока (50 м³) и оранжереи (100 м³), использовался для отработки системы противорадиационной защиты и элементов систем жизнеобеспечения, изучения проблем взаимодействия человека с окружающей средой при длительном нахождении в ограниченном, герметично замкнутом пространстве. С его помощью исследовалась психология экипажа, состоящего из нескольких человек и др. В последнее время объем оранжереи стал использоваться как обитаемый модуль для изучения различных аспектов осуществления длительных экспедиций на орбитальном комплексе «Мир» (в том числе и для европейских космонавтов, готовившихся по программе «Евромир-95»). Т. Райтер (Германия) совершил по этой программе длительный полет на орбитальном комплексе «Мир».

Наиболее крупным и трудоемким стало проведение Е.Е. Ковалевым и его сотрудниками пятилетнего эксперимента (1966-70 гг.) по хроническому облучению экспериментальных животных (имитация радиационной ситуации в длительном космическом полете) с целью разработки проблем обеспечения радиационной безопасности экипажей в условиях длительных космических экспедиций.

Наземный экспериментальный комплекс в ИМБП для изучения различных аспектов длительных полетов экипажей на орбитальных станциях и межпланетных экспедиций (1970 г.)

С 1970 г. ИМБП возглавляет не только фундаментальные исследования по космической биологии и медицины, но осуществляет практическое обеспечение пилотируемых космических полетов.

При Президиуме АМН СССР была создана межведомственная комиссия по медицинскому обеспечению космических полетов. Во главе ее последовательно были академики Н.Н. Блохин, В.Д. Тимаков и профессор А.И. Бурназян. Комиссия рассматривала и определяла стратегические направления развития космической биологии и медицины в нашей стране, способствовала внедрению в космонавтику новейших достижений медицины.

В 70-х гг. в Институте уже трудилось около 2000 сотрудников: ученых (около 50 докторов наук, около 200 кандидатов наук), технический персонал, специалисты различных направлений. В 1972 г. в отряд космонавтов-исследователей отобрали трех врачей (сотрудников ИМБП) для проведения на станциях серии «Салют» медико-биологических экспериментов. Кроме основной базы, расположенной в Москве, в 70-х годах построили загородную территорию Института с испытательными стендами, виварием и опытным производством. Вступил в строй и специальный испытательный корпус. В нем разместили полноразмерные обитаемые космические аппараты, где до запуска в космос велись длительные комплексные медико-технические испытания. Опытное производство ориентировалось на разработку и выпуск различных бортовых тренажеров, предназначенных для профилактики неблагоприятного влияния невесомости на человека, а также средств личной гигиены, медицинских приборов, специальных аптечек и инструментов.

Некоторые лаборатории Института работали в других городах: Красноярске (разработка биологических систем жизнеобеспечения), Киеве (разработка медицинских способов и аппаратуры для профилактики неблагоприятного действия невесомости на организм человека, в том числе электромиостимуляции), Дубне (проблемы радиационной безопасности космических полетов) и Сухуми (биологические исследования в космосе с использованием приматов — обезьян).

Академик Олег Георгиевич Газенко (директор ИМБП в 1968-88 гг.) у пульта в Центре управления медицинским обеспечением космических полетов ИМБП

В 1970-1992 гг. состоялось 10 орбитальных полетов космических аппаратов серии «Бион». В первом запуске («Космос-368», 9-15 октября 1970 г.) и ряде последующих полетов проводились комплексные исследования на различных биологических объектах (мыши, семена, культуры тканей и отдельные клетки и др.) в условиях длительной невесомости. Начиная с «Биона-6» («Космос-1514», 12-14 декабря 1983 г.), где изучались механизмы адаптации вестибулярно-сенсорных и других функциональных систем организма животных к невесомости, в каждом полете использовались по две обезьяны из семейства макак.

Сборка биоспутника серии «Бион». На первом плане — установка с контейнерами для крыс, на заднем — спускаемый аппарат спутника для возвращения на Землю животных (80-е гг.)

Во второй половине 70-х г., Институт, используя накопленный научно-технический потенциал и уникальную стендовую и лабораторные базы, проводит, кроме космических исследований, работы и в других отраслях медицинской науки (глубоководная, спортивная медицина и др.). Среди проблем, решаемых в ИМБП, были проблемы обеспечения выживания человека в неблагопрятных климато-географических зонах (пустыни, полярные области), проблемы экологии человека (солнечно-земные связи, краевая экология) и медицины катастроф (создание мобильных специализированных госпиталей, диагностических комплексов, совершенствование систем телеметрии), разработка медико-биологических требований к аэрокосмическому и наземному экологическому мониторингу.

К осуществлению опережающих научных и практических задач медицинского обеспечения космических полетов, стоящих перед Институтом, привлекаются ведущие отечественные научные центры и ученые зарубежных стран, прежде всего участвующие в программе «Интеркосмос». С 1978 по 1989 гг. проводилось еще четыре набора в отряд космонавтов-исследователей из числа сотрудников ИМБП (11 человек).

В Институте регулярно проводятся научные конференции с участием иностранных ученых. Проблемы космической биологии и медицины обсуждаются на Циолковских чтениях и других научных форумах.

В конце 70-х — начале 80-х гг. усилия коллектива концентрировались на разработке проблем надежности и безопасности космических полетов человека на орбитальных станциях серии «Салют». Проводились многочисленные автономные и комплексные испытания усовершенствованных систем жизнеобеспечения, медицинского контроля и профилактики. А.Д. Егоровым и его сотрудниками решались задачи медико-биологического обеспечения рекордных полетов на орбитальных станциях «Салют» (184-суточный полет в 1980 г. В.В. Рюмина и Л.И. Попова, 211-суточный — А.Н. Березового и В.В. Лебедева в 1982 г., 236-суточный — Л.Д. Кизима, В.А. Соловьева и врача-космонавта О.Ю. Атькова в 1984 г.). Последовательно и постепенно время пребывания человека в космосе приближалось к годовому рубежу. Первыми его преодолели М.Х. Манаров и В.Г. Титов на орбитальной станции «Мир» в 1987-88 гг.
Разработанные в ИМБП средства экстремальной медицины. На переднем плане — спасательная капсула для работы в труднодоступных районах. Использовалась для спасения людей на месте взрыва газопровода в Уфе и в городах Армении, разрушенных землетрясением. На заднем плане — разворачиваемый пневмокаркасный модуль госпиталя экстремальной медицины для обследования космонавтов на месте приземления и экстренного лечения людей на месте катастрофы (80-е гг.)

В Институте постоянно проводится работа по уточнению нормативов для искусственной среды обитания человека в кабинах пилотируемых кораблей и станций. Испытываются средства и методы обеспечения этих нормативов, вводятся в практику Государственные стандарты на обитаемые космические объекты, системы жизнеобеспечения, профилактическое и лечебное медицинское оборудование. Совершенствуются методы профилактики неблагоприятного действия невесомости (в лабораторных модельных экспериментах). Изучается проблема создания «искусственной силы тяжести» (применяются специальные стенды с длительно вращающимися кабинами и центрифугами короткого радиуса).

Характерной чертой деятельности творческого коллектива Института стало сочетание практической работы по медицинскому обеспечению космических полетов с проведением опережающих фундаментальных исследований. Этому в большой степени способствовала работа в ИМБП таких известных ученых, как В.В. Антипов, A.M. Генин, Н.Л. Делоне, И.Б. Козловская, Ю.В. Наточин, Г.П. Парфенов, И.Д.Пестов, В.В. Португалов, Н.В. Тимофеев-Ресовский, A.M. Уголев, Е.Я. Шепелев и ряда других.

Сотрудники Института принимали участие в полярных и высокогорных экспедициях с целью исследований воздействия экстремальных условий среды на организм человека и разработки адекватных защитных мероприятий. Подобные исследования в Антарктике (Е.А. Ильин и др.), а также в условиях экспедиций Т. Хейердала на «Ра» и «Тигрис» (Ю. Сенкевич) обогатили науку новыми знаниями. Ряд работ был выполнен в интересах спортивных олимпийских сборных страны (бобслей, гребля и др.) и первой экспедиции российских альпинистов-высотников на Эверест. Выдающиеся результаты достигнуты и в покорении больших глубин (разрабатывались средства и методы безопасного погружения водолазов с целью промышленного освоения морей). В совместной работе с Институтом океанологии на базе в г. Геленджик был осуществлен успешный эксперимент — погружение на глубину 500 м. А в эксперименте с использованием специальных газовых смесей, включающих неон, удалось имитировать в барокамере погружение на глубину 2 км.

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Экспериментальная установка «Мышка-2» по имитации погружения мелких лабораторных животных на глубину до 2 км. На установке проводились исследования методов безопасного погружения на дно морей

В конце 80-х годов Институтом начинают руководить молодые энергичные лидеры: А.И. Григорьев, В.М. Баранов, В.В. Богомолов и Е.А. Ильин, хорошо знакомые с практикой космонавтики и имевшие отличную научную подготовку. С 1988 г. директором ИМБП становится академик РАМН А.И. Григорьев. Главным направлением работ Института остается обеспечение длительных космических полетов на орбитальном комплексе «Мир». Развивается и укрепляется кооперация в научных исследованиях с отечественными и зарубежными центрами.

В последние годы ИМБП, как и другие научные учреждения страны, страдает от недостаточного финансирования. Неизбежно сужается фронт работ, возрастает объем хоздоговоров по сравнению с бюджетным финансированием. Однако, надежная кооперация с многими научными учреждениями страны и зарубежными партнерами позволяют Институту сохранять лидирующее положение в космической медицине. Этому способствовало и преобразование Института решением Правительства РФ в 1994 г. в Государственный Научный Центр — ИМБП.

Кроме работ по реализации государственной программы космических исследований Институт принимает участие в таких важных программах, как «Здоровье населения России» и «Экологическая безопасность России».

Но, главное, конечно, космические достижения. Среди них — рекордные по длительности полеты в 1994-95 гг. на станции «Мир» сотрудника Института, врача-космонавта Валерия Владимировича Полякова (437 суток) и женщины-космонавта Елены Владимировны Кондаковой (179 суток).

А.И. Григорьев, член-корреспондент РАН, академик РАМН, вице-президент Международной Академии Астронавтики (IAA), ныне возглавляющий ИМБП

Сотрудники Института активно участвуют в осуществлении крупного международного проекта «МИР-NASA» (совместные полеты российских и американских космонавтов), а также в работах по созданию (к 2002 г.) Международной орбитальной станции.

Высокая квалификация кадров, огромный опыт, накопленный в течение более 30 лет, развитая наземная экспериментальная база — все это составляет надежный фундамент для успешного решения перспективных задач, над которыми трудится коллектив Института.