Учени от НАСА, сред които и българин, с нови разкрития за кацането на Луната и Марс

Българският невролог и отоневролог проф. Огнян Колев е водещ автор в мащабно научно изследване върху астронавти от 20 полета на космически совалки, чиято цел е да проучи важни въпроси, свързани с плановете на НАСА човек да кацне отново на Луната, а след това – и на Марс. Това става ясно от съобщение на Министерството на образованието и науката (МОН). Разкритията са описани в публикувана скоро научна статия, и са в изпълнение на мащабен проект на американската космическа агенция за изследване на въздействието на по-дългите космически полети върху човешкото здраве.

Проф. Огнян Колев, който е началник на Диагностично-консултативния блок към специализираната болница по неврология и психиатрия "Св. Наум" в София и професор към Института по невробиология на БАН, работи с НАСА над три десетилетия. През 2014 г. той бе награден от космическата агенция на САЩ за изключителен принос в поддържане на програмата за научни изследвания на космически полети на космическия център в Хюстън. През 2015 г. президентът Росен Плевнелиев го удостои с най-високото отличие за наука – орден "Кирил и Методи" огърлие, за значим принос в българската и световната наука в сферата на медицината.

През август 2022 г. НАСА обяви, че се връща на Луната.

"За всички нас, които гледаме нагоре към Луната и мечтаем за деня, в който човечеството ще се върне на лунната повърхност – хора, ние сме тук! Ние се връщаме! И това пътуване, нашето пътуване, започва с "Артемида 1", каза тогава директорът на НАСА Бил Нелсън. Въз основа на този опит космическата агенция в по-далечна перспектива има намерение и да прати човек на Марс.

В началото на ноември българското правителство се присъедини към споразуменията "Артемида", наречени на американската лунна програма. Това е поредица от двустранни договори между САЩ и други държави, съдържащи принципите на цивилното сътрудничество за проучването и използването на Луната, Марс, кометите и астероидите за мирни цели (например правила за добив на ресурси на Луната, идеята за създаване на т. нар. зони за безопасност, които трябва да предотвратят "вредна намеса" и др.). "Чрез програмата "Артемида" НАСА ще изпрати първата жена и първия цветнокож човек на Луната, ще направи нови научни открития и ще изследва повече от всякога лунната повърхност за благото на всички. Това ще подготви и почвата за кацането на първия човек на Марс", обяви космическата агенция.

Международната космическа станция на фона на Луната. Един от най-честните проблеми за астронавтите в условията на безтегловност е космическата болест. Снимка: ЕПА/БГНЕС

От десетилетия тя изследва въздействията на подобни мисии върху човешкото здраве, защото и най-високите технологии не могат да заменят човешкия фактор, който остава ключов за успеха на космическите приключения.

Статията, в която Колев е водещ автор като представител на Института по невробиология на БАН и на Центъра по невронауки на НАСА, е в съавторство с Жил Клеман от Университета в Кан, който понастоящем работи само в Хюстън, НАСА, както и проф. Милард Решки, който е директор на Центъра по невронауки на НАСА. Публикацията е поместена в авторитетното международно списание "Journal of Vestibular Research", а заглавието ѝ е "Дисфункция на координацията очи-глава на астронавтите при 20 полета на космическата совалка на НАСА".

"Настоящата програма на НАСА цели да изпрати хора в космоса на дълги мисии, за да изследват повърхността на Луната и Марс. По време на тези мисии астронавтите ще бъдат подложени на бързи преходи между различни нива на гравитация от земна, към свръхгравитация при излитане, до нулева (0 g), лунна (0.16 g) и марсианска (0.38 g). От практическа гледна точка за безопасността на полета, от една страна, и за осъществяване на задачите от астронавтите в космоса, от друга страна, е изключително важно да се установи стратегията на координацията на движенията – обсега им и времевите им характеристики", обясни пред Mediapool проф. Колев.

По думите му при полет се променя координацията между различните системи на човека, отговорни за ориентацията му в пространството. Това се отнася особено за поведението на погледа, който включва не само очите, но и главата. Всяко нейно движение изисква корекции в позицията на очите, за да може зрителният обект да се задържи стабилно върху ретината на окото, от което зависи и правилната ориентация и последващо действие на астронавта.

Още по темата

НАСА: Връщаме се на Луната

17 август 2022 14:55

"Тази координация се променя в условия на гравитационни преходи. Знанията за тези промени ще играят важна роля за миниминизиране на рисковете, свързани с управлението на космическия кораб (контролиране на бордовите уреди, командните табла) и за пространствената дезориентация, причинена от нарушенията във вестибуларната и другите сетивно-двигателни системи, съществена и за други жизненоважни дейности по време на полета", добавя българският отоневролог.

"Сред важните разкрития от нашите проучвания е това, че критично опасно се удължава времето за достигане на зрителна цел в сравнение с изпълнение на същата задача при земни условия преди полет. Това удължаване, от друга страна, силно се влияе от продължителността на полета, както показват записите ни, а също и от ъгловата дистанция", обясни Огнян Колев.

Друго важно откритие на екипа е нарушеното съотношение на движение на главата спрямо очите. Една от причините за това е, че астронавтите умишлено ограничават движението на главата, тъй като то провокира симптоми на космическата болест, която се установява при близо 80% от пилотите. Тя се проявява в различна степен и повлиява поведението им. Стига се и до неизпълнение на част от експериментите.

"Тези наши открития са от значение за вземане на решение дали спускането на кораба да е с парашут или с конвенционално приземяване. Проучванията ни бяха на няколко етапа, което отразихме и в последователността на научните ни публикации. Първо, изследвахме координацията веднага след приземяване, и 4 дни ежедневно след това до нормализиране на състоянието. При съответно оборудване на совалката с апаратура изследванията се проведоха и в космоса - анализира се динамиката по време на полета – връзката с непосредствено влизане в орбитата, първите часове, и деня от престой в космоса", разказва Колев.

По думите му публикацията е част от грандиозен проект на НАСА, започнал преди около 20 години и целящ да разкрие как увеличената продължителност на космическия полет влияе на човешкото здраве и изпълнението на задачите.

Съществено важна част от програмата са изследвания, които оценяват изпълнението на пилотирането по време и след критичната фаза, свързана с приземяването на космичната совалка.

Първите полети показват нестабилност на астронавтите при опит да стоят прави и невровестибуларен дефицит при съответното изследване. Въпреки интензивните тренировки на симулатор преди полет, някои от командирите на полетите и пилотите не са в състояние да приземят совалката с желаната прецизност на изпълнение дори и след кратък полет, продължаващ по-малко от 8 дни.

Проф. Огнян Колев с астронавта Кенет Камерън, участвал в три космически мисии на НАСА - през 1991 г., 1993 г. и 1995 г. Снимка: Личен архив

"И тъй като идеята е екипажът да продължи приземяванията на ръчно управление, пазейки приземяването на автопилот само за непредвидими случаи, трябваше да установим в какво се състои проблемът, за да го решим. Нашите предварителни прогнози бяха, че вероятно след по-продължителен полет способността за ръчно приземяване ще се наруши още повече. Затова си поставихме задача да установим как астронавтите изпълняват зрителна задача, аналогична за пилотиране и приземяване. Ако те не могат да адаптират координацията на глава и очи към среда с гравитационните промени, ще имат трудност в получаване на информация от уредите или ще имат забавяне в достигане на зрителни цели, например бордовите уреди и командните табла. Рискът е още по-голям в ситуация, изискваща постоянна бдителност, адекватни във времето реакции, и точно разпознаване и/или локализиране. В крайния период на приземяване на совалката скоростта е огромна – над 145 метра/сек надолу, през което време пилотиращият астронавт трябва да достигне цел 30 до 60 градуса, отстояща от това, което е пред него в момента. Забавяне в реакциите и за стотна от секундата може да доведе до фатален край", коментира проф. Огнян Колев.

Затова задачата на екипа е била да се регистрира с апаратура поведението, да се анализират записите и да се разкрият механизмите, които управляват поведението, и тогава да се търси начин за повлияване и контролиране чрез създаване на инструкции за поведение.

Пространствената схема на възприятие на тялото, неговите части, главата и крайниците и техните пропорции, както и реалната оценка за местоположението на даден обект пред астронавта в безтегловност е силно нарушена. При някои астронавти се отключва внезапна височинна болест при работа в открития космос и при поглед към земята под тях.

Космическата болест се проявява в различна степен от дискомфорт и недееспособност до замаяност, сънливост, умора, безпокойство, гадене, което може да прерасне в повръщане (ако е в скафандъра, е фатално). Други симптоми са също повишеното слюноотделяне, пребледняване или зачервяване, студена пот, дехидратация, електролитни промени в кръвта, разнопосочни промени в кръвното налягане и пулса – тоест непридвидимо могат да нарастват или намаляват, анорексия и др. Космическата болест се проявява в различна степен на тежест и е с потенциален риск да причини проблеми при кацане и аварийно излизане от совалката, а също и за изпълнението на даден експеримент.

"При продължителен престой в космоса, например в орбиталната космична станция, се развива и начална деменция. А полетите до Марс ще са продължителни", допълни проф. Колев.

Космическият кораб "Орион" ще бъде част от мисията "Артемида II". С нея НАСА планира да изпрати 4-ма астронавти в орбитата около Луната през ноември 2024 г. като подготовка за евентуално бъдещо кацане на хора на спътника. Снимка: ЕПА/БГНЕС

Причината за космическата болест е, че при полет в космоса се създава сензорен конфликт. Има орган в главата - отолитова система, част от вестибуларната система, долавящ гравитацията, който изпраща сигнали към мозъка. Тези сигнали обаче са в конфликт с други рецептори от тялото. Друга хипотеза е, че при безтегловност става преразпределение на тъканната течност, която се увеличава в главата поради липсата на гравитация.

Огнян Колев отбелязва и любопитния факт, че състоянието на човек под вода е различно от състоянието на безтегловност, защото в морето и океана функционира отолитовата система, долавяща земната гравитация.

Интересна разработка с участието на проф. Колев е система, под формата на костюм, подпомагаща пространствената ориентация.

"Заедно с проф. Ангус Руперт от НАСА, с екипа му, както и със съдействието на военната авиация, разработихме система, която като допълнително сетиво да подпомага ориентацията на астронавти, особено в открития космос, локализиране на заплаха извън зрителното поле, също и при променена гравитация. Установено е, че астронавтите, ходили по лунната повърхност, залитат и падат поради гравитационните различия. Същият проблем ще го има и на Марс", сподели проф. Колев.

Разработването на "костюма" е в процес на доусъвършеснстване и утвърждаване за практическо приложение от съответните институции в САЩ.

По думите на проф. Колев според статистическите данни американската военна авиация губи милиарди долара от катастрофи, причинени главно от човешкия фактор – дезориентация на пилота. Въпреки показанията на уредите за положението и посоката на полета и въпреки командите от земния пулт за управление пилотът насочва погрешно към земята летателното средство, докато вече стане късно да се овладее с маневра.

"Няколкото неотдавнашни катастрофи у нас с пилоти също се дължат на дезориентация на пилота. Тази система би предпазила това да се случи и се запази най-ценното – човешкият живот. Системата може да се ползва и в медицината - при пациенти, чийто контрол на запазване на равновесието при изправен стоеж и походка е нарушен до риск от нараняване при падане", разказа Колев.

Според него новата система ще помогне на военната авиация в локализирането на заплашващи летящи обекти – самолети или дронове зад пилота, което ще му даде възможност за правилна маневра и избягване на заплахата.

Проф. Огнян Колев добави, че предстои още много работа по изследванията за пространствената ориентация и дезориентация на астронавтите, както и с процесите на т. нар. дереализация и деперсонализация. Предстои анализиране на още архивирани записи, свързани с коодринацията на движенията им  при дейностите по време на космическите полети, а на по-късен етап - изграждане на стратегии (модели) за поведение при прилуняване и кацане на Марс, както и дейността при престоя там.

Огнян Колев е щастлив, че чрез него и България участва в подобни изследователски проекти, които са значими за цялото човечество, и се надява в тях да се включат по-млади учени, както и българската държава, която вече се е обвързала със споразуменията "Артемида".