Один из наименее очевидных эффектов космического полёта — временное увеличение роста астронавта. В микрогравитации человек становится несколько выше, чем на Земле. Это не фантастика и не преувеличение: явление хорошо задокументировано и объясняется физиологией позвоночника. Однако конкретные цифры и долгосрочные последствия чаще преувеличивают, чем описывают точно.
- Что происходит с позвоночником в невесомости
- О цифрах: почему «5 сантиметров» — упрощение
- Что происходит после возвращения
- Боль в спине на орбите
- Практические последствия: скафандры и оборудование
- Обратный процесс: возвращение на Землю
- Другие изменения в скелете и мышцах в невесомости
- Протоколы упражнений на МКС
Что происходит с позвоночником в невесомости
На Земле позвоночник постоянно находится под вертикальной нагрузкой: масса тела давит сверху вниз, межпозвоночные диски сжимаются, а изгибы позвоночника — шейный и поясничный лордозы, грудной кифоз — принимают характерную S-образную форму.
В микрогравитации эта нагрузка исчезает. Межпозвоночные диски частично расправляются — поглощают жидкость и увеличиваются в объёме. Одновременно сглаживаются естественные изгибы позвоночника: он выпрямляется. Суммарный эффект этих двух процессов — увеличение длины позвоночного столба.
NASA описывает это как один из типичных эффектов микрогравитации. За первые несколько дней на орбите рост астронавта может увеличиться примерно на 3%, хотя реакция индивидуальна и зависит от исходных характеристик позвоночника. Наибольший прирост фиксируется в первые дни, затем тело адаптируется к новым условиям.
О цифрах: почему «5 сантиметров» — упрощение
В популярных публикациях часто фигурирует цифра «5 сантиметров» или «до 5 сантиметров» как типичное увеличение роста. Это приблизительная оценка верхней границы диапазона, причём при долгосрочном нахождении на орбите. Реальный прирост для конкретного человека за конкретную миссию существенно варьируется. Утверждать, что каждый астронавт вырастает ровно на 5 сантиметров, — значит игнорировать индивидуальные различия.
Что происходит после возвращения
При возвращении на Землю гравитация снова начинает действовать на позвоночник, диски постепенно возвращаются к прежнему состоянию, изгибы восстанавливаются. Временный прирост роста исчезает после возвращения; данных о том, что он сохраняется постоянно, нет.
Боль в спине на орбите
Изменения в позвоночнике не проходят бесследно. Многие астронавты сообщают о боли в спине — особенно в первые дни адаптации. Мышцы, привыкшие удерживать позвоночник в определённом положении, оказываются в новой ситуации: нагрузки нет, но растяжение нестандартное. Поясничная зона особенно уязвима при сглаживании лордоза.
Кроме того, некоторые данные указывают на повышенный риск грыж межпозвоночных дисков у астронавтов после длительных полётов — этот вопрос изучается в рамках программы медицинских наблюдений NASA. Связь с полётом рассматривается как правдоподобная, но утверждать, что грыжа — неизбежное последствие каждой длительной миссии, нельзя: степень уверенности исследователей на этот счёт остаётся умеренной.
Практические последствия: скафандры и оборудование
Увеличение роста — не просто любопытный физиологический факт, а инженерная задача. Скафандр, подогнанный по размеру на Земле, может оказаться тесным на орбите, если рост астронавта вырос. NASA тщательно учитывает этот фактор: при конструировании скафандров закладывается допуск на изменение размеров, а подгонка проверяется как до, так и после периода адаптации.
Аналогичная проблема существует для кресел ложементов в спускаемых аппаратах. При посадке — в момент наибольшей перегрузки — важна точная фиксация тела. Если человек стал длиннее, посадочные нагрузки распределяются иначе. Это учитывается при проектировании транспортных систем.
Обратный процесс: возвращение на Землю
При посадке астронавт, рост которого временно увеличился, испытывает вертикальную нагрузку, к которой тело успело частично отвыкнуть. Мышцы спины за время полёта ослабевают. Боль в спине в первые дни после возвращения может сопровождать реадаптацию, но её выраженность и причины оценивают специалисты. Программы реабилитации включают упражнения, направленные на восстановление нормальной нагрузки на позвоночник.
Рост астронавта — временное явление с вполне объяснимой физиологией и конкретными инженерными последствиями. Это не угроза полёту и не главная опасность микрогравитации — но одна из многих деталей, которые специалисты NASA учитывают при разработке программ и оборудования.
Другие изменения в скелете и мышцах в невесомости
Рост — самое видимое, но далеко не единственное изменение опорно-двигательного аппарата в невесомости. Без постоянной нагрузки кости теряют минеральную плотность: NASA оценивает среднюю потерю в несущих костях примерно в 1–1,5% за месяц во время четырёх-шестимесячных миссий. Восстановление после возвращения идёт медленно и может быть неполным, поэтому состояние костной ткани контролируют до и после полёта.
Мышцы, особенно постуральные — те, что удерживают тело в вертикальном положении, — в микрогравитации теряют тонус и объём. Мышцы спины, работающие на Земле круглосуточно против гравитации, в невесомости практически не задействованы в прежней роли. Именно этим объясняется боль в спине при возвращении: мышцы ослабели, а гравитация снова требует от них постоянной работы.
Длительные космические полёты — шесть месяцев на МКС, год и более — усиливают все эти эффекты. Астронавты, готовящиеся к миссиям на Луну или Марс, где гравитация есть, но значительно меньше земной (1/6 и 1/3 соответственно), сталкиваются с отдельными вопросами: как тело адаптируется к промежуточной гравитации и насколько быстро восстанавливает функциональность для работы в новых условиях.
Протоколы упражнений на МКС
Для борьбы с потерей мышечной массы и плотности костей астронавты МКС тратят около двух часов в день на физические упражнения. Основные тренажёры — велоэргометр, беговая дорожка с системой нагружения (тело притягивается к ней ремнями, имитируя вес) и устройство Advanced Resistive Exercise Device (ARED), позволяющее выполнять силовые упражнения с нагрузкой до 272 кг в эквиваленте. Именно силовые нагрузки наиболее эффективны для сохранения костной плотности и мышечной массы.
Эти тренировки смягчают, но не устраняют полностью потери. После возвращения с длительных миссий астронавты проходят программу реабилитации продолжительностью от нескольких недель до нескольких месяцев, постепенно восстанавливая функциональность для жизни в нормальной гравитации.
Читайте также: Как космос меняет тело человека