A TANSZÉK A repülő- és űrorvostan története Munkatársaink OKTATÁS Graduális képzés Posztgraduális képzés Szakdolgozattémák KUTATÁS Hypobarikus hypoxia Súlytalanság modellezése Pszichofiziológia Kardio-respiratorikus rendszer FORRÁSANYAGOK Publikációink Referátumok AKTUÁLIS Közlemények Kongresszusok, konferenciák Hírek a nagyvilágból

A REPÜLŐORVOSTAN KIALAKULÁSA ÉS TÖRTÉNETE

A korai kínai (Kungszuhu-Ce), olasz (Leonardo da Vinci, Giovanni Danti) és francia (Marquis de Bacqueville) próbálkozásokat leszámítva először Roger Bacon foglalkozott érdemben a szabad repülés ötletével, miszerint a repülőszerkezeteknek nagy, üres fémgömböknek kell lenniük, melyek elég könnyűek ahhoz, hogy a sűrű atmoszféra megtartsa őket, hasonlóan ahhoz, mikor a víz megtartja a hajókat. 1766-ban Henry Cavendish a Királyi Társaság előtt közleményében ismertette a hidrogéngáz – vagy ahogy ő hívta, a "nem gyúlékony levegő" – súlyát és megjegyezte, hogy sokkal könnyebb a levegőnél, gyakorlati hasznát azonban nem ismerték fel. Erre addig kellett várni, amíg segítségével a francia testvérpár, a Montgolfier-fivérek használható repülőszerkezetet nem konstruáltak.

A levegőnél könnyebb repülőtestek

v Montgolfier-fivérek (1783) – a selyemből készített és forró levegővel töltött hőlégballon 305 m magasra emelkedik és 1,2 km-re repül

v J.A.C. Charles (1783) – hidrogénnel töltött ballonja 1000 m-re emelkedik és 24 km-re repül

v XVI. Lajos (1783) – bemutatót rendel el, a ballon fedélzetén egy birka, egy kakas és egy kacsa repül 518 m magasra egy barométer társaságában

v Pilatre de Rozier (1783) – a Montgolfier-fivérek harmadik ballonján az orvos egy katonatiszttel 85 m magasra emelkedik és 25 percen át repülnek 8 km távolságra

v J.A.C. Charles (1783) – utasával és felszereléssel (élelem, ruhák, hőmérő, barométer, ballaszt) 2 óráig repül 43 km-es távolságra; másnap egyedül emelkedik 2750 m-re, ahonnan visszatérve mindenét átjáró hidegről és ereszkedés közben az egyik fülében érzett nyomó fájdalomról számol be

v J. Jeffries, J. P. Blanchard (1784-85) – az amerikai orvos és a ballonrepülő utazásaik során a Cavendishtől kapott vákuumtasakok segítségével "mintát vesz" a levegőből a különböző magasságokban és leméri a levegő hőmérsékletét, nyomását, összetételét és páratartalmát, valamint átrepülik a La Manche-csatornát

v Pilatre de Rozier (1785) – a ballonrepülés első halálos áldozata; saját készítésű, levegővel és hidrogénnel töltött ballonja 1000 m-es magasságban felrobban

v J. P. Blanchard (1793) – amerikai bemutatórepülése alkalmával dr. Benjamin Rush kérésére megméri pulzusát és azt tapasztalja, hogy a földi 84-es pulzusszáma nagy magasságban 92-re emelkedik – ez volt a repülőorvostan első diagnosztikus mérése; Blanchard 15 nappal később arról is beszámol, hogy "9 km-es (?) magasságban vért érzett a szájában, valamint igen szomjas és álmos volt a könnyű levegőtől". Dr. Rush feljegyzi, hogy nagy magasságban igen hideg van, a kitágult mellkas diszkomfortérzetet ad, orrvérzés jelentkezhet, valamint a pulzusszám megnő.

v Andreoli, Brasette és Zambeccari (1804) – 6000 m fölé emelkednek, visszatéréskor kezeiken és lábaikon fagyási sérüléseket fedeznek fel, a ballonrepülők pedig hányásról és eszméletvesztésről számoltak be; Andreoli megfigyeli, hogy ahogyan egyre nehezebben tudja leolvasni a barométert, a gyertya lángja is lassan elhalványul, végül elalszik

v G. Lussac (1804) – hidrogénballonjával 7000 méteres magasságba emelkedik

v J. Glaisher, H. Coxwell (1862) – elsőként írták le részletesen a "magasságbetegséget", miután ballonjukkal 9450 m-re emelkedtek. Pulzusszámuk 5640 m-en 100-ra emelkedett, 5850 m-en légzésük felgyorsult és szívdobogásérzetük jelentkezett. Kezeik és ajkaik elkékültek, a fedélzeti műszereket egyre nehezebben tudták leolvasni. 6510 m-en Glashier tengeribeteg lett, noha a ballon nem mozgott. 8700 m-en mindketten erős izomfáradtságot éreztek. "Úgy tűnik, mintha nem lennének végtagjaim" – írta Glashier, majd a következő 7 percben már semmit nem érzett, ugyanis eszméletét vesztette. Coxwell is alig tudott mozogni az erős hideg és fáradtságérzet miatt, de tudatában volt helyzetüknek és fejét még tudta mozgatni, így fogával még képes volt megragadni a szelep zsinórját és a ballon ereszkedni kezdett.

v Paul Bert – "a repülőorvostan atyja", orvos, anatómus, élettanász, zoológus. Először ír könyvet a témában Barometric Pressure – Researches in Experimental Physiology címmel. Leírja a vérgázok változását a magasság függvényében (magassági betegség és oxigénmérgezés) és a nyomásváltozás különféle szervezetekre kifejtett hatását. Felismeri, hogy az oxigén egy bizonyos parciális nyomás alatt már nem elég a létfenntartáshoz. Kísérleteiben megállapítja, hogy ez az érték 45 Hgmm. Ismerteti a nitrogén oldottsági állapotának változásait is. Barátai, Crocé-Spinelli és Sivel kérésére megépíti az első barokamrát, ahol tényleges felszállás nélkül is vizsgálhatóak az eltérő atmoszférikus viszonyok, illetve amelyben magassági edzéseket is lehet tartani. Barátai segítségével demonstrálja a magasban végzett oxigénlégzés jótékony hatásait. Ugyanakkor felismerik, hogy ebben a kamrában a hideg, a fokozott fizikai munkavégzés és az elhúzódó időtartam nem modellezhető.

v Crocé-Spinelli, Sivel, Tissandier (1875) – az április 15-én végrehajtott nagy magasságú repülés során (Bert figyelmeztetése ellenére) elégtelen mennyiségű oxigént vittek magukkal, az utazást csak Tissandier élte túl. Crocé-Spinelli és Sivel lettek a hypoxia első áldozatai.

A levegőnél nehezebb repülőtestek

v George Cayley (1809) – az aerodinamika alapjainak 1809-ben történt megfogalmazása után egy- és háromfedelű siklószerkezeteket kezdett építeni, melyek közül az egyiken 1849-ben egy tízéves fiút pár méterre röpített a hátsó udvarban

v Samuel Henson (1842) – elméletben megalkotta a mai repülőgépek formáját, tehát szárnyakat és vezérsíkokat csatolt a törzshöz, melyeket gőzhajtással kívánt működtetni

v Otto Lilienthal (1891) – a mai sárkányrepülőkhöz hasonló siklószerkezeteket épített, melyet a pilóta súlypontjának áthelyezésével irányított, ezekkel több száz métert repült egyszerre; halálát egyik szerkezetének átesése és lezuhanása okozta

v Wright fivérek (1903) – felismerték a motoros repülés három alapvető kérdését (a szárny alakja, a háromdimenziós kormányzás és a megfelelő erősségű meghajtás) és megépítették az első, repülésre képes motoros repülőgépet, mely december 17-én 40 m-re repült és 12 másodpercig tartózkodott a levegőben

A motoros repülés első halálos áldozata a Wright-testvérek gépét kipróbáló Thomas Selfridge, a U.S. Army hadnagya volt. A balesetet vizsgáló bizottság javaslatot tett a repülés közbeni sisakviselésre. 1907-ben kiadják az első közleményt, amely a repülés élettani aspektusaival foglalkozott. Az I. világháborúig 32 ilyen közlemény jelenik meg. Németországban 1910-ben, Nagy-Britanniában és az Egyesült Államokban 1912-ben adják ki a pilótajelöltek alkalmassági vizsgálatára vonatkozó első követelményeket (kitűnő fizikai kondíció, tökéletes éles- és színlátás, illetve halló-, légző-, keringési-, ideg-, emésztő- és egyensúlyrendszer, ép funkciójú végtagok). Az első világháború előestéjén Németország már 1200 harci repülőgéppel rendelkezik. Lassan kialakulnak az egyes harci géptípusok. A világháború első éve után Nagy-Britannia levonta a következtetést veszteségeiből, aminek az lett az eredménye, hogy a pilóták haláleseteinek 60%-áért testi ok tehető felelőssé. Ez a szám a harmadik évben 12%-ra csökken, a háború után pedig a Royal Air Corps egy speciális bizottságot hoz létre, melynek feladata a repülőtisztek orvosi kiválogatása. 1914-ben Theodore Lyster őrnagy, az amerikai katonai repülőorvoslás atyja létrehozza az első vizsgálóegységeket (ezek száma később elérte a 67-et) és megalkotja a kiválogatáshoz szükséges standardokat, melyeket munkatársaival a brit módszerek alapján állít fel. Elindítja az amerikai repülőorvosképzést, ahol 1918. szeptember 17-én végez az első repülőorvos, Robert Ray Hampton őrnagy. A háború végére az amerikai repülőorvosi szolgálat teljesen lefedi az amerikai területet és az európai hadszínteret.

v Camus és Nepper (1915) – létrehozzák a világ az első repülőorvosi szolgálatát

v United States War Department és H. Graeme Anderson (1919) – az Air Service Medical, illetve a The Medical and Surgical Aspects of Aviation megjelenése, egy évvel később pedig a United States war Department kiadja az Aviation in the A.E.F. c. szerzeményét

v Louis H. Bauer (1926) – az Amerikai Repülőorvosi Iskola első parancsnoka, egyben az Aviation Medicine szerzője is

v Lewis Bauer (1927) – az első civil repülőorvos, aki a hadseregben szolgált, de a Kereskedelmi Minisztérium kérésére a civil szférával kezd el foglalkozni, kidolgozandó a civil pilóták alkalmassági vizsgálatát és további vizsgáló repülőorvosokat (aviation medical examiners, AMEs; őket a gyakorló (katonai) repülőorvosok, a flight surgeon-ök felügyelték) toborzandó az Amerikai Hadsereg és Haditengerészet soraiból. Felállítja a privát (enyhébb), a teher- (szigorúbb) és utasszállító (legszigorúbb) pilótákkal szemben támasztott alkalmassági követelményeket.

v Merényi Scholtz Gusztáv (1895-1950) – a hypoxia repülőorvosi kérdései, első magyar barokamra megépítése (1938); Repülőorvosi Vizsgáló Intézet létrehozása Magyarországon

Az ezután következő időszak óriási mértékű fejlődést hozott a repülésben. A repülőgépek gyorsabbak és mozgékonyabbak lettek, egyre magasabbra repültek, új jelenségek (pl. a gyorsulás következtében jelentkező G-erők) ellenszerét kellett megtalálni. Az egyre nagyobb magasságokban már a 100%-os oxigén sem volt elég, a nyomás életveszélyesen alacsony lett. A pilóta immár zárt térben tevékenykedett, de meg kellett oldani ennek a zárt térben a létfenntartást (nyomás, hőmérséklet, zaj, oxigénhiány, vibráció, gyorsulás kivédése, stb.) a lehetséges menekülést. 1934-ben az Egyesült Államokban megalapították a Repülőorvostani Kutatólaboratóriumot, mely feladatául kapta ezen problémák megoldását. Az intézmény első első parancsnoka Harry G. Armstrong lett, aki fontos munkákat végzett a túlnyomásos kabin kifejlesztésében. 1939-ben a Haditengerészet megalapította a Repülőorvosi Kutatóiskolát, mely az Egyesült Államokban jelenleg is a vezető intézmény a repülőorvosi kutatások terén. A világ vezető repülőorvosi létesítménye pedig az első világháború óta a nagy-britanniai Farnborough-ban található repülőorvosi intézet, mely a Royal Air Force-hoz tartozik.

A második világháború, mely a repülőtechnikák szédületes fejlődését hozta magával, még csak ezután következett és hol volt még a jetkorszak, ahol a hatványozottan jelentkező, eddig megismert problémák mellett újak is jelentkeztek...

Gyorsulásélettani kísérletek:

v E. Darwin (1774) – a centrifugális erők emberi szervezetre gyakorolt hatása

v Ciolkovszkij (1876-1878) – szöggyorsulás hatásainak vizsgálata rovarokon és házi szárnyasokon

v V.V. Pasutyin (1845-1901) – a test térbeli helyzetével összefüggő hemodinamikai változások

v N.O. Cibulszkij (1879) – a gyorsulási hatások kivédésére szolgáló berendezések (nyomásruha elve)

Magasságélettani ismeretek és kísérletek

v J.A. d'Acosta (1590) – felismeri, hogy a ritka magashegyi levegő fizikai distresszt okoz

v E.Torricelli (1608-1647), R. Boyle (1627-1691) – a csökkent atmoszférikus nyomás állati szervezetre gyakorolt hatásainak vizsgálata

v R. Boyle (1627-1691) – a gázok térfogata és nyomása közötti összefüggés megállapítása

v J. Priestley (1771) – az oxigén felfedezése

v Lavoisier (1775) – az oxigén szerepe az égésben

v von Humboldt (1799) – a magashegyi betegség oka az oxigénhiány

v V.T. Junod (1835) – az első dekompressziós kamra megépítése beteg emberek vizsgálatára

v D. Journadet (1861) – a magashegyi betegség részletes tünetleírásai

v Katolinskij, E. Smirnov, P. Kocanovskij, M. Zirmunbskij (1862-1877) – csökkent atmoszférikus nyomás emberi szervezetre gyakorolt hatásainak megfigyelése

v P. Bert (1876) – az első barokamra megépítője; a magasság növekedésével oxigént kell adagolni mesterségesen

v I.M. Szecsenov (1879) – a túlnyomásos oxigénlégzés élettani hatásai

v V.V., Pasutyin (1845-1901) – az "oxigénéhség"; a hypoxia fajtáinak tudományos osztályozása

A magasság növekedése - hirtelen barometrikus nyomásváltozás:

v R. Boyle (1660) – a légnyomásváltozás élettana

v Gomel (1820) – a túlnyomás emberi szervezetre kifejtett hatásainak vizsgálata

v Triger (1841) – a keszonbetegség tüneteinek leírása

v H.G. Armstrong (1939) – a keszonbetegség kutatása

v D.E. Rozenblum és H.G. Armstrong (1952) – az explozív dekompresszió vizsgálata

Sebesség és mozgékonyság növekedése - érzékelés, túlterhelések:

v Hőgyes Endre (1847-1906) – a labirintus helyzetérzékelésben és kinetózis kialakulásában játszott szerepe

v Visnyevszkij (1930-as évek) – a hypoxia adaptációra és színlátásra gyakorolt hatásai

v Bárány Róbert (1876-1936), Halm Tibor ( ) – a gyorsulás hatása a labirintusra

AZ ŰRORVOSTAN KIALAKULÁSA ÉS TÖRTÉNETE

Az első, motoros repülésre alkalmas járművet a tizenkilencedik század végén találták fel. A Naprendszer feltérképezése után az embert nem szállító Voyager űrszonda 1989-ben elhaladt a Neptunusz bolygó mellett, jelenleg pedig a csillagközi térben utazik. Az űrrepülés fejlődése gyors volt és progresszív: tanulmányoztak hét bolygót – valamint számos holdjukat; az Apollo űrhajósai a Hold felszínén dolgoztak; és mind a tudományos közösség, mind a nagyközönség lelkesen várja a Holdra való visszatérést és a Marsra irányuló emberes küldetéseket.

Az űrrepülések során az emberi élet- és alkotó funkciók meghosszabbítására való igény számos egyedi kihívással állította szembe az orvostudományt és a létfenntartó technológiákat. Az űrhajótervezés és űrhajós küldetések alaposabb előkészítése terén elért egyidejű előrehaladások számos áttörést eredményeztek az orvosbiológiai tudományokban. Az űrhajózás és az orvostudomány közötti szimbiotikus kapcsolat továbbra is fennáll, ami elősegíti az űr felfedezését, illetve gyarapítja a földi orvostudományt.

EMBERI LÉTFENNTARTÁS AZ ŰRBEN

Az űrorvostan megalakulása a foglalkozás-egészségügy és a repülőorvostan korai programjaihoz vezethető vissza. Mindamellett csak a V-2-es rakéta II. világháborús kifejlesztése után szenteltek komolyabb figyelmet az emberes űrrepülés lehetőségének és, ebből adódóan, a specializált űrorvostan szükségességének. H.G. Armstrong vezérőrnagy előre látta ezt az igényt és 1948-ban az USAF Repülőorvosi Iskolájában találkozót szervezett az űrrepülés repülőorvostani problémáinak megvitatására (von Beckh, 1979.). Ezután Armstrong ezredes, (a később az „űrorvostan atyjaként” emlegetett) Prof. Hubertus Strughold, valamint Dr. Heinz Haber prezentációkat készített a témáról. Történelmi nézőpontból e találkozó jelentette az orvostudományon belüli új és specializálódott szakág létrejöttét. A repülő- és űrorvostan rövidesen gyorsan növekvő szakirányként tört magasra a megelőző orvostudomány széles tárgykörén belül.

Az emberes űrrepülés megvalósíthatósága iránti érdeklődés gyorsan nőtt az orvosbiológiával foglalkozó tudósok között. 1950-ben az Egyesült Államok két emberszabású majmot lőtt ki az űrbe V-2-es rakéták fedélzetén. Noha egyik állat sem élte túl az utazást, e korai repülések megmutatták, hogy megbízható létfenntartó rendszerekre van szükség, így hozzáfogtak azon paraméterek meghatározásához, melyek lehetővé teszik az emlősök védelmét a súlytalansággal, illetve a gravitációba való visszatérés zord körülményeivel és stressztényezőivel szemben.

A tudósok hamar felismerték, hogy szükség van egy olyan szervezetre, mely koordinálja és biztosítja az űrorvostani kutatások információcseréjének lehetőségét. 1950-ben egy kiváló szakértőkből álló bizottság, melynek tagjai Drs. A.C. Ivy, J.P. Marbarger, R.J. Benford, P.A. Campbell és A. Graybiel voltak, petíciót nyújtott be a Repülőorvostani Társasághoz az Űrorvostani Szakág felvétele miatt. A petíciót 1951-ben elfogadták és az űrorvostan formális elismerést kapott a szélesebb értelemben vett orvostudományi közösségen belül.

A Haditengerészet és a Légierő Repülőorvosi Iskolái, valamint a fegyveres szolgálatok laboratóriumai hamarosan az ember űrbeli létét és tevékenységét érintő tervekkel kezdtek el foglalkozni. Olyan, a repüléssel összefüggésben tanulmányozott témákat kezdtek el vizsgálni, mint például a létfenntartás, a gyorsulással szemben mutatott tolerancia, illetve a bezártság következtében fellépő reakciók, melyekről úgy hitték, hogy befolyással vannak az emberre űrutazás közben, mint környezeti paraméterek hatásai. E korai vizsgálatok jelentős ismeretalapot hoztak létre, ami meglehetősen hasznosnak bizonyult a későbbi űrtevékenységek során.

Az űrorvostan számos korai gyakorló orvosát a Haditengerészet és a Légierő repülőorvostani programjának keretén belül képezték. Az 1950-es évektől kezdve e két szervezet kibővítette tananyagát, hogy beilleszthesse az űrorvostan jelentősebb témáit. Ezen új irányvonalakat új szervezeti megnevezések tükrözték: A Légierő létesítményéből a Repülő- és Űrorvostani Iskola, a Haditengerészet Iskolájából pedig a Haditengerészet Repülő- és Űrorvostani Intézete lett. A Johns Hopkins, Harvard és az Ohio Állami Egyetemek Közegészségügyi Karai, melyek együttműködtek a katonai létesítményekkel a szükséges rezidensképzés kidolgozásában, szintén visszatükrözték tananyaguk változó célkitűzéseit.

Az 1950-es évek közepén mind az Egyesült Államokban, mind a Szovjetunióban tovább nőtt az érdeklődés a földkörüli űrrepülés megvalósíthatósága iránti. 1957. október 4-én sikeresen földkörüli pályára állították a Szputnyik-1-et. E műhold repülése után az Egyesült Államokban hirtelen megnőtt a közfigyelem az űrtevékenységekkel kapcsolatos erőfeszítések iránt, a két nemzet pedig egy olyan „űrversenybe” kezdett, ahol vajmi kevés idő jutott higgadt tervezésre és fejlesztésre. A sürgetésérzet, mely 1957. után átitatta az amerikai űrprogramtervezést, figyelemreméltó jelentőséggel bírt az űrorvostan szempontjából.

Amint az emberes űrrepülés lehetősége egyre inkább valóság lett, megnőtt az érdeklődés az ember űrbeli tartózkodásának biológiai és orvosi aspektusai iránt. Mindamellett, az orvosbiológiai közösségen belül némi ellentmondás állt fenn annak tekintetében, hogy az emberi szervezet képes lesz-e hosszú ideig fenntartani hasznos munkatevékenységét az űrben, valamint főleg annak tekintetében, hogy képes lesz-e elviselni a kilövés és a visszatérés megterheléseit. 1958-ban a Nemzeti Tudományos Akadémia – Nemzeti Kutatótanács Űrbiológiai Bizottsága számos, űrhajósokhoz kapcsolódó potenciális problémát azonosított (1-1. táblázat). A Bizottság néhány jóslata beigazolódott, mások azonban nem.

Az űrtevékenységek nyugtalan irama az 1950-es évek végén nemigen hagyott időt szisztematikus kutatásokra, vagy gyakorlásokra, melyek alapján az emberes űrrepülések élettani és orvosi alapjait kifejleszthették volna. Elsőbbséget kellett adni a létfenntartás, a biztonság és az egészség témáinak, elsősorban a repülőorvostan és a foglalkozás-egészségügy tanaira építve. Az első űrruhák például a Haditengerészet nagy magasságú repüléseihez használt szkafandereinek egyenes ági leszármazottai voltak. Az erőltetett iram azt is jelentette, hogy az új ismeretanyag inkább a küldetések eredményeire alapozva épült fel, mintsem laboratóriumokban lefolytatott kutatásokra és földön végzett szimulációkra.

1-1. táblázat

A SÚLYTALANSÁG ELŐRELÁTHATÓ KÖVETKEZMÉNYEI
§ Anorexia	§ Csontok demineralizációja
§ Hányinger	§ Vesekövek
§ Dezorientáció	§ Mozgásbetegség
§ Álmosság	§ Tüdőatelectasia
§ Álmatlanság	§ Tachycardia
§ Fáradtság	§ Magas vérnyomás
§ Kialvatlanság	§ Alacsony vérnyomás
§ Eufória	§ Kardiális aritmiák
§ Hallucinációk	§ Repülés utáni syncope
§ Csökkent G-tolerancia	§ Csökkent munkavégző képesség
§ Gyomor-bélrendszeri zavarok	§ Csökkent vértérfogat
§ Vizeletretentio	§ Csökkent plazmavolumen
§ Diurézis	§ Dehidráció
§ Az izomkoordináció képtelensége	§ Fogyás
§ Izomatrófia	§ Fertőző betegségek

(Dietlein, 1977.)

A következő részek az Egyesült Államok és a régi Szovjetunió által végrehajtott emberes űrprogramokat tárgyalják, valamint áttekintik a fő orvosbiológiai problémákat és eredményeket.

AZ AMERIKAI EMBERES ŰRPROGRAM

A MERCURY-TERV

Az 1958-ban alapított Nemzeti Légügyi és Űrhivatalt (NASA) az Egyesült Államok elnöke, Dwight Eisenhower bízta meg azzal, hogy embert indítson az űrbe egy olyan környezetben, ami biztosítja számára a hatékony munkavégzést, majd biztonságosan vissza is hozza. A megbízás magas szintű nemzeti prioritást kapott, a nemzetvédelem mögött a második (!) helyen állt, hamarosan pedig mint a Mercury-terv került megvalósításra. Ugyanekkor a vezető élettantudósok támogatásával a NASA-nak ki kellett fejlesztenie a hosszan tartó emberes űrküldetéseket biztosító hátteret (Lovelace, 1965.).

A NASA kiemelkedő sikerrel teljesítette első megbízását: 3 éven belül szuborbitális repülésre indították Alan Shepardot, ahonnan az űrhajós sikeresen vissza is tért (Kleinknecht, 1963.).

Az orvostudomány tudósai és gyakorló orvosai számos ismeretlen tényezővel kerültek szembe az első Mercury-indítás előkészületei közben; ezek közül az első az volt, hogy megállapítsák az űrhajósok kiválogatásának orvosi szempontjait. Amikor elkezdtek foglalkozni a feladattal, Eisenhower elnök úgy rendelkezett, hogy minden űrhajósjelöltet a katonai berepülőpilóták állományából kell kiválogatni. Fontos tényező volt e csoport azon bizonyított képessége, hogy a levegőben jó ítélőképességgel, gyors döntések alapján és kifinomult motoros képességekkel néztek szembe a fenyegető helyzetekkel. A jelentkezők első csoportjából 100 jelentkezővel készítettek interjút, pszichiátriai vizsgálatokat és egy teljes orvosi értékelést, ideértve az orvosi stressz-tesztet is (Link, 1965.) (lásd 21. fejezet). A kiterjedt felmérés célja az volt, hogy felfedjenek minden rejtett egészségügyi problémát, megállapítsák a fizikai erőnlét alapszintjeit és, ami különösen fontos, hogy összeállítsanak egy egészségügyi adatbázist, mely alapján az összes egyénnél mérhetnek, illetve mennyiségileg meghatározhatnak bármilyen olyan változást, amelyet a későbbi űrküldetések váltanak ki. A szelekciós kritériumokat szinte közvetlenül a katonai repülésben használatosakból vették át; az orvosoknak és a többieknek pedig megmaradt a kihívás, hogy azonosítsák azokat a paramétereket, melyek hasznosak lehetnek annak megbecslésében, illetve megjóslásában, hogy hogyan fognak az ember és képességei alkalmazkodni az űrrepüléshez.

A Mercury-terv egy olyan létfenntartó rendszert igényelt, mely meghibásodás nélkül képes üzemelni az orbitális űrrepülés körülményei között is. Az e rendszer kifejlesztéséhez szükséges technológia már rendelkezésre állt, ahogyan azt David R. Simons, a Légierő repülőorvosa 1957-ben bemutatta sikeres ballonrepülése során, mikor is 30.942 méteres rekordmagasságot ért el a 32 órás repülése során. Mindamellett meglehetősen bonyolult vállalkozásnak ígérkezett e technológiát átalakítani olyan rendszerré, amely az űrben is használható. A védelem, a megfelelő belélegezhető atmoszféra, a túlnyomás fenntartása, az élelemről és vízről való gondoskodás, a melléktermékek eltávolítása és a hőmérsékletellenőrzés követelményeit a megbízhatóság, méret, súly, teljesítmény szigorú korlátainak, illetve a szélsőséges hőmérsékleti viszonyok, gyorsulás és súlytalanság körülményei között végzett működés fényében kellett figyelembe venni. Végleges formájában a rendszer hibátlanul működött.

A Mercury-terv, melyet speciálisan annak bizonyítására terveztek, hogy az ember képes túlélni az űrben, 1961. májusától 1963. májusáig tartott. A terv alatt két szuborbitális és 4 orbitális repülést hajtottak végre, melyek közül az egyik 34 órán keresztül tartott és 22-szer kerülte meg a Földet. Mind a 6 Mercury-űrhajós megfelelő állapotban tért vissza a Földre.

E küldetések igen hasznosak voltak számos orvosi aggály eloszlatásában, illetve megerősítésében. A legfontosabb tényező az elsődlegesen dehidrációból származó fogyás és néhány kardiovaszkuláris funkció károsodása volt. Az utolsó és egyben leghosszabb Mercury-repülés során nyert kardiovaszkuláris adatok repülés után jelentkező ortosztatikus intoleranciáról, illetve állás közben jelentkező szédülésről, valamint hemokoncentrációról számoltak be (Dietlein, 1977). Viselkedéstudományi szempontból az űrhajósok jól teljesítettek a súlytalansági körülmények között.

A GEMINI-PROGRAM

A Gemini-program tervezése 1961. májusában kezdődött, közvetlenül az első szuborbitális Mercury-küldetés sikeres befejezése után. A kétszemélyes Gemini-kabint, melyet a Mercury-tervből nyert tapasztalatok alapján építettek, már úgy tervezték, hogy új képességekkel is rendelkezzen, így például képes legyen biztosítani az űrhajón kívüli munkát, illetve segítségével tanulmányozni lehessen az űrhajósok állóképességének élettani határait, ezzel is elősegítve a későbbi, sokkal összetettebb küldetéseket. Az egyik átfogó Gemini-célkitűzés az volt, hogy az alábbiakhoz szükséges dolgok kifejlesztését és tesztelését irányítsák: (1) bemutassák a Holdra szálláshoz szükséges hosszúságú űrrepülés megvalósíthatóságát; (2) tökéletesítsék a két űrhajó orbitális randevújához és dokkolásához szükséges technikákat és eljárásokat; (3) pontosan ellenőrzött visszatérési és leszállási képességeket fejlesszenek ki; (4) biztosítsák a munkavégző képességet az űrhajón kívül végzett munka során; illetve, ami kevésbé nyilvánvaló, de semmivel sem lényegtelenebb, (5) hogy növeljék a repülő-, illetve földi személyzet szakértelmét (Mueller, 1967.).

A Gemini-10 sikeres emberes űrküldetést hajtott végre, ezalatt számos jelentős eredményt is elért. A Gemini-4 küldetése során hajtották végre az Egyesült Államok első űrhajón kívüli munkafeladatát. Az első randevút és dokkoló manővert a Gemini-8 legénysége teljesítette. Az orvostudomány tudósai számára kiemelkedő jelentőséggel bírtak a Gemini-4, -5 és -7 küldetések, melyek 4, 8, illetve 14 napig tartottak. E küldetések alatt orvosbiológiai kísérleteket is végrehajtottak a kiterjedt repülés előtti, illetve utáni vizsgálatokon kívül.

A Gemini orvosi vizsgálatainak egyik fő célkitűzése az volt, hogy felmérjék a Mercury-programban tapasztalt kardiovaszkuláris funkcióváltozásokat. A Gemini legénységénél látott kardiovaszkuláris változásokat mint a súlytalanság okozta intravaszkuláris folyadékvesztésre adott adaptív választ vették figyelembe. A fő kérdés az volt, hogy a megfigyelt kardiovaszkuláris dekondicionálódás vajon önkorlátozó-e.

A Gemini megerősítette az orvosi következtetést, miszerint az ember képes élni és dolgozni az űrben, legalábbis a soron következő Apollo-küldetésekhez szükséges időtartam erejéig biztosan. Újfajta elváltozásokat, például a csontok demineralizációját is megfigyelték, ahogyan az az 1-2. táblázatban látható, de egyiket sem tekintették a két hétig tartó küldetések valódi következményének.

A Gemini, azon kívül, hogy megválaszolt néhány orvosi kérdést, más témákat nyitva hagyott. A program orvosbiológiai eredményei alapul szolgáltak a későbbi, hosszabb küldetésekhez tervezett kísérletek megtervezéséhez és lefolytatásához. Ezek a kísérletek ahhoz kellettek, hogy kiderítsék a megfigyelt élettani változások alapjait, illetve időbeli lefolyását.

1-2. táblázat

A GEMINI-PROGRAM SORÁN KAPOTT JELENTŐS ORVOSBIOLÓGIAI EREDMÉNYEK

· A vörösvértest-mennyiség csökkenése (5-20 %-os eltérés az alapértéktől mérve)

· A legénységek 100 %-ában jelentkező repülés utáni ortosztatikus intolerancia

· A fizikai munkavégző képesség csökkenése a repülés előtti értékhez viszonyítva

· Az os calcis (sarokcsont) csontsűrűségének csökkenése (7 %-os eltérés az alapértéktől mérve)

· A csontok kalciumtartalmának és az izmok nitrogénjének tartós csökkenése

· Az űrhajón kívüli munkavégzés vártnál nagyobb mértékű anyagcsere igénye

AZ APOLLO-PROGRAM

Az Apollo-program célja egyedülálló és egyértelmű volt – lehetővé kellett tenni ember leszállását a Holdra, majd biztonságosan vissza is kellett juttatni a Földre. John F. Kennedy elnök úgy rendelkezett, hogy ezt a célt el kell érni, mielőtt „ez az évtized véget érne”. A holdraszállást ténylegesen 1961-ben hajtották végre az Apollo 11-küldetés során. A program 29 űrhajóst tartalmazott, akik közül 12 töltött valamennyi időt a Hold felszínén. A huszadik században az Apollo-program az ember által elért legnagyobb eredmények egyike a tudomány, a technika és a felfedezés terén.

Az Apollót széleskörű orvosi erőfeszítések támogatták, melyeknek három fő célja volt (Johnston, 1975):

1. Szavatolni a legénység tagjainak biztonságát és egészségét. Az Apollo-repülések olyan egészségügyi témákat világítottak meg, melyekkel korábban nem foglalkoztak; ezek közül a legelső a repülés közben jelentkező megbetegedés lehetősége. Az orbitális repülés ideje alatt az űrhajós relatíve gyorsan visszatérhet a Földre repülés közben jelentkező vészhelyzet esetén; holdi küldetéskor ez jószerivel lehetetlen, mivel a repülés pályagörbéje megkerüli a Holdat. Ezért egy olyan programot kellett összeállítani, mely minimálisra csökkenti a repülés közben jelentkező megbetegedés valószínűségét, illetve lehetővé teszi a sürgős kezelés ésszerű lépéseit, amennyiben betegség lép fel.

2. Megakadályozni, hogy földönkívüli organizmusok szennyezzék be a Földet. A Holdra szállás elsőként vetette fel annak lehetőségét, hogy földi mikroorganizmusok szennyezhetik be a Holdat, vagy, ami még érdekesebb, a visszahozott holdi mintákról, vagy a leszállást végrehajtó legénységről földön kívüli mikroorganizmusok kerülhetnek a Földre. Annak biztosítása érdekében, hogy nem kívánatos mikroorganizmusok egyik irányba se juthassanak el, minden egyes küldetés előtt és után szigorú karantént vezettek be, valamint dekontaminációs eljárásokat hajtottak végre. A szükséges megfigyelések és kutatások idejére egy speciális Holdi Fogadólaboratóriumot építettek a NASA Lyndon B. Johnson Űrközpontjában Houstonban (Texas) az űrhajósokat és a holdi minták elhelyezésére.

3. Tanulmányozni az űr emberekre kifejtett különleges hatásait. A hosszú időtartamú Apollo-repülések lehetőséget biztosítottak arra, hogy sokkal közelebbről tanulmányozhassák a Gemini-program alatt megfigyelt kardiovaszkuláris és csontrendszerre jellemző adaptációs mechanizmusokat, valamint javított mérési technikákat fejlesszenek ki. Noha az Apollo-program működésbeli összetettsége és szigorú követelményei behatárolták az orvosbiológiai kísérletekre felhasználható időt, az elvégzett vizsgálatok fontos információkkal szolgáltak a kardiovaszkuláris működés, az anyagcsere-egyensúly és a mikrobák viselkedése terén. Ezen felül biológiai kutatásokat is végrehajtottak korlátozott mértékben, ideértve a zsebegeret ért sugárzásra, illetve a galaktikus kozmikus sugárzás nehéz magjainak különféle biológiai fajokra kifejtett hatásaira vonatkozó tanulmányokat.

Az Apollo alatt lefolytatott orvosbiológiai megfigyelések mindezeken kívül a vesztibuláris zavarokat is hozzáadták az űrrepülésre vonatkozó fontos orvosbiológiai eredmények leltárához (Dietlein, 1977.). A szovjet kozmonauták már az 1961-ben végrehajtott repülés során beszámoltak a mozgásbetegség tüneteiről (Tyitov a Vosztok-2 fedélzetén), ezzel szemben az amerikai űrhajósok az Apollo-repülések előtt semmilyen olyan tünetet nem jeleztek, amelyet később űrben jelentkező mozgásbetegségnek nevezhettek volna. Mindamellett, az Apollo-8 és -9 repülések alatt a legénység 6 tagja közül 5 valamilyen fokú mozgásbetegségben szenvedett, melyek erőssége a gyomorkavargástól a tényleges rosszullétig terjedt. Egy esetben a repülési terv néhány részét el kellett halasztani a fellépő vesztibuláris zavarok miatt.

Az Apollo-program más jelentős orvosbiológiai eredményei viszont megerősítették a Gemini eredményeit és segítettek részletesebben jellemezni a kapott válaszreakciókat (1-3. táblázat). Különösen az keltett nagy érdeklődést, hogy a Hold felszínéről visszahozott anyagokban semmilyen mikroorganizmust nem találtak.

1-3. táblázat

AZ APOLLO-PROGRAM JELENTŐSEBB ORVOSBIOLÓGIAI EREDMÉNYEI

(repülés előtt és után)

· Vesztibuláris zavarok

· Az optimálisnál kevesebb élelmiszer fogyasztása (1260-2903 kcal/nap)

· Repülés utáni dehidráció és fogyás (teljes gyógyulás 1 héten belül)

· Csökkent repülés utáni ortosztatikus tolerancia (döntési/LBNP-próbák)

· Csökkent repülés utáni tolerancia a testmozgás iránt (az első 3 napban)

· Kardiális aritmiák az Apollo-15 repülése alatt (gyakori bigeminia)

· Csökkent vörösvértest-massza (2-10 %) és plazmavolumen

LBNP = Alsó testfél negatív nyomás (Lower-body negative pressure)

A SKYLAB-PROGRAM

A Skylab-program tette lehetővé először, hogy a hosszú időtartamú űrrepülések alatti lakhatóság, illetve a repüléshez való alkalmazkodás problémáit tanulmányozhassák. Bizonyos alkotóelemei miatt a Skylab több volt, mint egy egyszerű űrjármű; űrbéli lakóhely és orbitális laboratórium is volt egyben. Az orbitális munkahely biztosította elsőként a legénység tagjai számára a Föld körüli pályán való megélhetést és az elkülönített munkahelyeket. Az állomást egy S-IVB-fokozatból építették, vagyis egy Saturn V gyorsítórakéta harmadik fokozatából; úgy szerelték fel, hogy képes legyen megélhetést biztosítani három űrhajós számára, akár 3 hónapra. Körülbelül 294 m³-es belterével a hengeres felépítésű munkahely hatalmasnak számított összehasonlítva a Mercury-, Gemini-, illetve Apollo-űrhajókkal (melyek belső tere 1-8 m³-ig terjedt). A rendelkezésre álló plusz belső tér az űrhajósok számára a földihez valamivel közelebb álló életformát tett lehetővé azáltal, hogy nagyságrendekkel megnövelte mozgásszabadságukat.

A Skylab második fontos jellegzetessége a küldetések időtartama volt. A Skylab-2, -3, és -4 rendre 28, 59, illetve 84 napig tartott, lehetővé téve, hogy a korai programok alatt tapasztalt élettani változásokat sokkal részletesebben tanulmányozhassák.

A Skylab ismét megmutatta az űrbeli technikát üzemeltető emberi operátor értékét. Közvetlen emberi beavatkozás nélkül a Skylab űrjármű lakhatatlanná vált volna azon hőmérsékleti problémák miatt, melyet a mikrometeorpajzs elvesztése és a napelempanelek elégtelen kinyílása okozott (Belew, 1977). Egy űrrandevú és egy kárfelmérés után a Skylab parancsnoka, Charles Conrad és a tudós-pilóta Joseph Kerwin közel négy órát töltött az űrhajón kívül, miközben megkísérelték végrehajtani minden idők egyik legnehezebb és legveszélyesebb orbitális szerelését. A sérülés nagysága ismeretlen volt, a kimenetel bizonytalan, az űrhajón kívüli tevékenységhez (extravehicular activity, EVA) pedig semmilyen különleges előkészületet nem tettek, ami azt megkönnyíthette volna. A földi személyzet vezérletével a Skylab csapata sikeresen kinyitotta a napelempanelt, a problémát a lehetőségekhez képest pedig a legteljesebb mértékben elhárították.

A Skylab megmutatta, hogy ha elegendő figyelmet fordítanak olyan kérdésekre, mint például az élelemellátás, a szemétkezelés, vagy az alvásrend, akkor az űrhajó hosszú időn át képes biztosítani a megfelelő helyet a megélhetésre, illetve munkára. A korábbi standardoknak megfelelően a Skylab orbitális munkahelyen csak kisebb lakhatási problémákat tapasztaltak. Erre példa, hogy az optimális zajkontroll fenntartásához az alvóhelyek nem voltak megfelelően elkülönítve egymástól, valamint a szemétfeldolgozó részlegtől. A mobilitási és korlátozó rendszerek szintén a nullgravitációban érzékelhető lakhatás fő tényezőinek számítottak.

A Skylab legénységeit szorosan nyomon követték az űrbeli mozgásbetegség jeleinek monitorizálása céljából (Graybiel, 1981.). Az első küldetés alatt egyik űrhajós sem szenvedett mozgásbetegségtől, habár a legénység egyik tagja gyógyszert vett be közvetlenül orbitális pályára állás előtt. Jelentős teljesítménycsökkenést nem találtak, még az orbitális munkahelyre való belépés előtt sem, pedig ekkor fizikálisan igencsak igénybe vette őket a Skylab sérülésének javítási munkálata. A semmilyen gyógyszerelést nem kapott második Skylab második legénység súlyos mozgásbetegség-tünetekről számolt be. A legénység egyik tagja orbitális pályára állás után egy órán belül, űrruhája levétele közben lett rosszul. Ez az orbitális repülés közben jelentkező mozgásbetegség megjelenésének legelső feljegyzett előfordulása (Graybiel, 1981.). A harmadik Skylab-legénység számos előkészületet tett, ideértve a műrepülő-gyakorlatok végrehajtását a küldetés előtti napon és a mozgásbetegség elleni gyógyszerek terv szerinti szedését a küldetés első napjai alatt. E lépések ellenére a legénység két tagjánál lépett fel mozgásbetegség, az egyik űrhajós tünetei pedig egészen a repülés negyedik napjáig fennálltak.

A három Skylab-legénységtől nyert szubjektív beszámolók, valamint a repülés alatt végrehajtott vesztibuláris kísérletek azt sugallták, hogy a megszokott földi próbákkal nem lehet előre megjósolni a mozgásbetegség felléptét, de gyógyszerek alkalmazásával némileg enyhíthető az intenzitása. Az űrben jelentkező mozgásbetegség a Space Shuttle-korszak alatt is probléma volt, mindamellett, és az űrfarmakológiában elért fejlemények ellenére az optimális gyógyszerelés és a szedési útmutató kifejlesztése jelenleg is tovább folyik (lásd 25. fejezet).

Különös figyelmet fordítottak a Skylabon észlelt kardiovaszkuláris elváltozásoknak; az ortosztatikus toleranciát, az elektromos tevékenységet és a szív méretében bekövetkezett változtatásokat mind-mind kiértékelték. Az űrhajósok provokatív ortosztatikus stresszre adott válaszát repülés közben először a Skylab fedélzetén vizsgálták. A legénységnek a próbák alatt egy alsó testfelet beborító, negatív nyomást fenntartó alkalmatosságot kellett használniuk ezen és minden ezt követő Skylab-küldetésen. Az említett eszköz ortosztatikus stresszt idézett elő egy 25 perces időtartamra egy maximum 50 Hgmm-es negatív nyomás alkalmazásával. A szokásos értékek ezúttal is csökkent kardiovaszkuláris teljesítményt mutattak. Ellenben úgy találták, hogy a megfigyelt kardiovaszkuláris dekondicionálódás 4-6 héten belül rendeződik anélkül, hogy a legénység egészségi állapotában, vagy teljesítményében bármiféle károsodást lehetne kimutatni (Dietlein, 1977.). Az elváltozás minden bizonnyal egy, a súlytalanság által előidézett, csökkent hidrosztatikus nyomáskülönbség következtében fellépő önkorlátozó adaptációs mechanizmus.

A Skylabon tanulmányozott egyéb hasonló témák közé tartozik a csontok ásványianyag-vesztése és az ásványianyag-egyensúly kérdése. A csontok ásványianyag-tartalmának repülés előtti, fotonabszorpciós módszerekkel megállapított mérési eredményeit összehasonlították a leszállás után különböző időpontokban elvégzett hasonló mérési eredményekkel. A felső végtagokban nem figyeltek meg ásványianyag-vesztést, de némi csontleépülést vettek észre az alsó végtagokban, különösen a sarokcsontban (Vogel és mtsai, 1977.). A 84 napig tartó Skylab-4 küldetés vezetett el ahhoz a megállapításhoz, hogy az elszenvedett ásványianyag-vesztések mértéke összehasonlítható az ágynyugalmi tanulmányokban megfigyeltekkel (Dietlein, 1977.). Nem találtak arra vonatkozó bizonyítékot, hogy az ásványianyag-vesztés önkorlátozó lenne, még ellenintézkedések esetén sem, ahogyan ezt a feltevést nemrég egy hosszú időtartamú orosz küldetés megerősítette. A Skylabon elvégzett repülés alatti anyagcserevizsgálatok a legénység minden tagjánál jelentős növekedést mutattak a vizelettel történő kalciumkiválasztás mértékében. A kalciumvesztés a repülés teljes időtartama alatt fennállt, minden arra vonatkozó utalás nélkül, hogy ez a későbbiekben csökkenne. Jelentős nitrogén- és foszforvesztés is bekövetkezett, ami feltételezhetően az izomszövet leépülésével van kapcsolatban (Whedon és mtsai., 1977.). Az izomszövet leépülésére további bizonyítékként az antropometriás tanulmányok szolgáltak; ezek a láb térfogatának figyelemre méltó csökkenését mutatták, amely nagy része a leszállástól számított 21 napon belül visszaállt. A lábizomzat parciális atrófiájának körülbelül egyharmadát a nullgravitáció miatti inaktivitásnak, míg a többit folyadékvesztésnek tulajdonították (Whittle és mtsai., 1977.).

A Skylab orvosbiológiai adatok bőségét biztosította a hosszú időtartamú űrküldetések alatt normál munkatevékenységeket végrehajtó emberek egészségi állapotára és élettani válaszreakcióira, valamint az ellenintézkedések használatára vonatkozóan. A Skylab-adatok különösen hasznosnak bizonyultak az önkorlátozó élettani változások elkülönítésében azoktól, amelyek a súlytalanság teljes időtartama alatt fennállnak. Ezen információ olyan földi kutatásokat, valamint repülés közbeni vizsgálatokat indított el, melyek célja az ember űrben fellépő stresszre adott válaszreakcióinak meghatározása volt.

AZ APOLLO-SZOJUZ TESZTPROJEKT

Az Apollo-Szojuz Tesztprojektet (ASTP) az Egyesült Államok és a Szovjetunió közösen hajtotta végre, amely során nemzetközi együttműködés keretében végeztek űrvállalkozásokat. A küldetés elsődleges célja olyan randevú- és dokkolórendszerek kipróbálása volt, amelyek szükségessé válhatnak nemzetközi űrbeli mentőküldetések során. Ehhez az kellett, hogy a legénységeket kipróbált és működő módszerrel juttassák át két olyan űrhajó között, melyek atmoszférája eltér. A második célkitűzés az volt, hogy végrehajtsanak egy számos tudományos kísérletből és technológiai alkalmazásból álló kísérletsorozatot. Az ASTP folyamán mind az Apollo, mind a Szojuz űrhajó megegyezett azokkal, amelyekkel már korábban is repültek. Kifejezetten ehhez a küldetéshez építettek egy dokkolómodult, melyen a legénység átszállhatott egyik űrhajóból a másikba.

Az ASTP 9 napig tartott, az űrrandevút és a dokkolási manővert sikeresen végrehajtották. A két űrhajó két napig maradt összekapcsolódva, mialatt a két legénység meglátogatta egymást. A visszatérési fázisban az ereszkedés alatt az amerikai legénység mérgező gázok, főleg nitrogén-tetraoxid hatásának volt kitéve, a reakcióellenőrző rendszer véletlen begyújtása miatt. Az említett gázok az ereszkedési szakaszban kinyíló kabinnyomás-kiegyenlítő szelepen keresztül bejutottak a parancsnoki kabinba. A gázbelélegzés következtében a legénység minden tagjánál kémiai pneumonitis fejlődött ki, ami intenzív kezelést és hospitalizációt igényelt a honolului Tripler Katonai Egészségügyi Központban, Hawaii-on (Nicogossian és mtsai, 1977). A repülés utánra tervezett orvosi kísérletek többségét törölték, hogy az űrhajósok klinikai vizsgálatára és kezelésére összpontosíthassanak. Ennek ellenére fontos információkat nyertek az űrrepülés körülményeire adott emberi válaszreakciókra kapcsolatban.

A láb feszítő és a kar hajlító izmain végzett elektromiográfiás vázizomfunkció-elemzések azt mutatták, hogy a Skylab-3 küldetés 59 napig tartó súlytalansága után tapasztalt izomdiszfunkcióra vonatkozó jellegzetességek itt is megjelentek, már a súlytalanságban eltöltött 9. nap után (LaFevers és mtsai, 1977). A rövid időtartamú súlytalanság ezen kívül fáradtságot is előidézett az izomszövetben, különösen az antigravitációs izmokban.

Miután általános hiperreflexiát figyeltek meg a Skylab legénységei között, az ASTP után az Achilles-ínreflex időtartamát is mérték (Burchard és Nicogossian, 1977.). Akárcsak a Skylab esetében, a repülés előtti mérésekhez viszonyítva a legénység 2 tagjánál a leszállás után számított 2 órán belül itt is reflexidőtartam-csökkenést találtak. Ezen felül, az ASTP legénységének mindhárom tagjánál jelentős mértékű finomhullámú tremort figyeltek meg, melyről úgy vélték, hogy a belélegzett nitrogén-tetraoxid pára hatásának következménye (Nicogossian és mtsai, 1977.).

A SPACE SHUTTLE PROGRAM

A Space Shuttle, a világ első többször felhasználható űrhajójának 1981. április 12-én lezajlott első sikeres orbitális repülése új korszakot nyitott az emberes űrtevékenységek terén. A Space Shuttle négy fő alkotórészből áll: egy többször felhasználható orbiterből, ami egy egyszer felhasználható, folyékony hajtóanyagot tartalmazó üzemanyagtartályra van erősítve, valamint két többször felhasználható, szilárd hajtóanyagú gyorsítórakétából. A hagyományos módon végrehajtott kilövés után az orbiter űrhajóként tevékenykedik tovább; a légkörbe való visszatéréskor pedig siklással éri el az előre kijelölt leszállóhelyet. A legénység tagjai kilövés alatt egy maximum 3 g erősségű mellkas-hát irányú gravitációs túlterhelésnek vannak kitéve, a visszatérés alatt pedig egy maximum 2 g erősségű láb-fej irányúnak. A Space Shuttle ugyanakkor az első amerikai űrjármű, melyben standard, tengerszintnek megfelelő atmoszferikus nyomás és levegő-összetétel uralkodik. A Mercury-, Gemini- és Apollo-űrhajókban mindben 0.33 atmoszférás nyomás és 100 % oxigén volt megtalálható, hogy egyszerűsítsék a létfenntartó rendszer felépítését. Habár a légnyomás a Skylab fedélzetén is 0.33 atm volt, a hosszú időtartamok miatt esetlegesen létrejövő tüdőatelectasia elkerülése miatt, valamint tűzvédelmi okokból javasolták a légkör összetételének megváltoztatását 70% oxigénre, illetve 30% nitrogénre.

A Shuttle képességei új lehetőségeket jelentettek az űrtudományok terén. Most először, az űrbeli környezet további hatásait felfedezendő, a kísérleteket rutinszerűen az orbitális pályáról lehetett vezetni, különös tekintettel a nullgravitációra, illetve arra, hogy a nullgravitáció milyen hatással bír az emberi életműködésekre olyan körülmények között, amiket a Földön lehetetlen előidézni. Az egymást kiegészítő földi és repülés közbeni kísérletek során tanulmányozták a vesztibuláris, kardiovaszkuláris és hematológiai funkciókban bekövetkezett változásokat, a kozmikus sugárzás hatásait, és a gravitáció alapvető biológiai folyamatokra kifejtett hatásait. A repülés közben lefolytatott kísérletek kibővítették ismereteinket a működési mechanizmusokról, valamint segítettek megérteni a nullgravitációban létrejövő biológiai és orvosbiológiai változások időbeli lefolyását (lásd 11. fejezet). Ezen felül, az űrhajók legénységeinek folyamatos repülés közbeni megfigyelései és a palliatív kezelés („ellenintézkedések”) kipróbálása, illetve finomítása révén meghatározták azokat a követelményeket, melyek az ember biztonságához, egészségéhez, valamint hatékony munkavégzéséhez szükségesek az űrben. Megfordítva, az űrhajósok egészségének és hatékony munkavégzésének biztosítása megbízható alapul szolgál a népesség egy szélesebb rétege számára, hogy ők is részt vehessenek űrküldetéseken. Repülések után az űrbeli környezettel való ismételt érintkezéssel esetlegesen társítható kockázati tényezők hosszú távú klinikai jelentőségét is vizsgálták és tanulmányozták (a részletekért lásd 21. és 23. fejezet).

A Shuttle legénységének tagjai között repülés alatt és után megfigyelt élettani változások hasonlóak voltak az Apollo- és Skylab-legénységeknél megfigyeltekhez. Néhány folyamat, mint például a neurovesztibuláris rendszer válaszreakciói, azonnal jelentkezett, később pedig alkalmazkodtak az új nullgravitációs működési szinthez. Más válaszreakciók, így a folyadék- és elektrolitveszteség, a kardiovaszkuláris dekondicionálódás és a vörösvértestmassza csökkenése, csak lassan alkalmazkodtak az új környezethez, míg csontok ásványianyag-vesztése és az izomszövet mennyiségének csökkenése úgy tűnik, hogy időben folyamatosan fennáll.

A Shuttle kulcsjellegzetessége a nyomás alatt lévő Spacelab modul, egy űrlaboratórium, melyben tudósok, mérnökök és technikusok folytathatnak kísérleteket Föld körüli pályán. A Spacelab fogalma abból az ötletből eredt, miszerint az orbiter teherterébe be kell szerelni egy laboratóriumi létesítményt, ahol a legénység „ingujjban” működtetheti a műszereket, illetve folytathat le kísérleteket. Az Európai Űrügynökség (European Space Agency, ESA) által elkészített Spacelab egy nyomás alatt lévő, hengeres laboratóriumból és egy külső, felszereléseket tartalmazó egységből áll. Ezek eredménye egy igen flexibilis szállítórendszer, melyet a mindenkori küldetés követelményeihez szabott kombinációban használhatnak (lásd 4. fejezet). Így az élettudományi kísérletek helye a középfedélzet és a Spacelab modul lett.

Az élettudományi küldetések három fő kategóriába oszthatóak. Az első a teljesen feladatorientált küldetés, mikor a rakományért felelős specialisták mindannyian élettantudósok. A második megosztott feladatú rakományból áll, ahol a fedélzeten zajló kísérletek számos különféle tudományágat képviselnek. A harmadik olyan kis rakományokból áll, melyek még kilövés előtt bepakolhatóak a Spacelab-be, vagy az orbiter középfedélzetére, a járművel pedig csak minimális összeköttetésben van.

Föld körül keringő kutatólaboratóriumként működve, különösen, mikor a Spacelab is a fedélzeten van, a Shuttle az élettani alkalmazkodást és ellenintézkedéseket kipróbáló vizsgálatoknak egy sokkal kifinomultabb tudományos megközelítése. A Space Shuttle és a Spacelab igen nagy fontossággal bír, mind a gyakorlati űrorvostan, mind az élettudományi kutatások lefolytatása szempontjából. A különféle lefolytatott vizsgálatok eredményeit a soron következő fejezetek írják le részletesebben.

A Space Shuttle valóban új korszakot nyitott az űr felfedezésében és hasznosításának terveiben. Számos műholdat indítottak és javítottak meg orbitális pályán, kiterjesztve szolgálati idejüket jóval előre megállapított élettartamukon túlra. A gyengélkedő műholdakat pedig megkeresték és visszahozták a Földre javításra, illetve újbóli kilövésre. Ugyanazon küldetések alatt több űrhajón kívüli munkafeladatot is elvégeztek, melyekből néhány 8 óránál is tovább tartott. Legnagyobb létszámban akár 8 tagú is lehetett a személyzet egy küldetés alatt. A legénység tagjaként eddig 15 nő hajtott végre teljes, rakománnyal kapcsolatos műveleteket és szolgálatba állításokat, illetve űrhajón kívüli munkafeladatokat. Számos nemzet űrhajósa vett részt Space Shuttle-repülésen a legénység tagjaként (1-4. táblázat). A Shuttle volt az első lehetőség az egyetemek és iparágak tudósai számára, hogy űrbeli vizsgálatokban vegyenek részt. Végül pedig, a Space Shuttle volt az első űrjármű, amely ugyanazon repülőtérre szállt le, amelyikről indították. A Space Shuttle-küldetések eredményeképpen megszerzett tudományos adatmennyiség felülmúlt mindent, amit bármely más nemzet addig elért.

24 sikeres Space Shuttle-repülés után, 1986. január 28-án a Challenger névre keresztelt Space Shuttle emelkedés közben megsemmisült az egyik gyorsítórakéta meghibásodása miatt bekövetkező robbanásban, ami a fedélzeten lévő 7 személy életét követelte. E tragédia egy közel 3 éves szünetet hagyott maga után az amerikai emberes űrprogramban, ami idő alatt a kilövésben részt vevő elemek számos alkotórészét teljes áttervezték, a legénység számára pedig egy mentőrendszert készítettek elő. 1988. szeptember 29-én a Shuttle-program újraindult a Discovery nevű Shuttle kilövésével, melynek fedélzetén az 5 fős legénységen kívül és egy kommunikációs műhold volt. Intenzív kutatások révén az orvosbiológia tudósai 1989. óta azon dolgoznak, hogy olyan eljárásokat fejlesszenek ki, melyekkel a Space Shuttle-küldetések időtartama kitolható 16 napra. 1991. júniusa újabb mérföldkövet jelentett, ugyanis ekkor indították el az SLS-1-et, az első, élettudományi kutatásoknak szentelt küldetést.

1-4. táblázat

AZ AMERIKAI SPACE SHUTTLE FEDÉLZETÉN REPÜLT NEMZETKÖZI LEGÉNYSÉGI TAGOK 1992-IG
Legénységi tag	Hovatartozás/Ország	Küldetés	A kilövés dátuma
Ulf Merbold	ESA	STS-9 (Spacelab-1) STS-42 (IML-1)	1983. nov.28. 1992. jan. 22.
Marc Garneau	Canada	STS-41G	1984. okt. 5.
Patrick Baudry	Franciaország	STS-51G	1985. jún. 17.
Sultan Al-Saud	Szaúd-Arábia	STS-51G	1985. jún. 17.
Ernst Messerschmid	Nyugat-Németország	STS-61A (Spacelab-D1)	1985. okt. 30.
Reinhard Furrer	Nyugat-Németország	STS-61A (Spacelab-D1)	1985. okt. 30.
Wubbo Ockels	ESA	STS-61A (Spacelab-D1)	1985. okt. 30.
Rodolfo Neri Vela	Mexikó	STS-61B	1985. nov. 26.
Roberta Bondar	Canada	STS-42 (IML-1)	1992. jan. 22.
Dirk Frimout	ESA	STS-45 (ATLAS-1)	1992. márc. 24.
Claude Nicollier	ESA	STS-46	1992. júl. 31.
Franco Malerba	Olaszország	STS-46	1992. júl. 31.
Mamoru Mohri	Japán	STS-47 (Spacelab-J)	1992. szept. 12.
Steven MacLean	Canada	STS-52	1992. okt. 22.

ESA = Európai Űrügynökség

A SZOVJET EMBERES ŰRPROGRAM

A Szovjetunió 1957. októberében kezdte meg az űrkorszakot a Szputnyik-1 kilövésével; e kiemelkedő vívmányt egy hónapon belül követte a Szputnyik-2 indítása, ami egy Lajka nevű kutyát vitt magával. Amint a glasznoszty fellebbentette a szovjet űrprogramot egykoron elrejtő titkok fátylát, világossá vált, hogy az 1960-as évek elejének látszólag jól szervezett, gyorsan érő űrprogramját igencsak kikezdte a „holdverseny” és a politikai stratégia miatti korai hanyatlás. Az 1960-as évek végén és az 1970-es évek elején az emberes holdprogram számára kifejlesztett technológiák egy részét átépítették, hogy azokat a Föld körül keringő űrállomásokkal tudják együtt használni; ezek ma még mindig működőképesek. Az elmúlt két évtizedben a szovjet űrprogram rövidtávú célja az űrállomások fenntartása és az emberes repülések időtartamának kiterjesztése volt; hosszútávú terveiket, melyek szerint embereket küldenének a Marsra, sajnos igen súlyosan érintették a Szovjetunió felbomlása következtében létrejött jelenlegi pénzügyi nehézségek.

A VOSZTOK-PROGRAM

Az emberes űrrepülések korszaka 1961. április 12-én kezdődött, mikor Jurij A. Gagarin elindult az űrbe a Vosztok-1 fedélzetén. A történelmi küldetésre való két éves felkészülési periódus két szuborbitális és hat orbitális ember nélküli próbarepülést foglalt magába, melyek közül néhányban kutyákat is szállítottak. Jóváhagyták a biztonságos és sikeres emberes repüléshez szükséges kritikus rendszereket, ideértve az űrhajót, az űrruha létfenntartó rendszerét, az irány- és helyzetellenőrző műszereket, a visszatéréshez szükséges fékezőrakétákat, a hőpajzsokat, a katapultüléseket és a mentőfelszereléseket. A Vosztok űrhajót automatikus vezérlésűre tervezték, de a robotpilóta meghibásodásának esetén a kozmonauták átvehették az irányítást (Newkirk, 1990.).

Akárcsak az amerikai programban, az első szovjet kozmonautát is katonai berepülőpilóták állományából választották ki. 1960. március 14-én egy 20 főből álló kozmonautajelölt-csoport kezdte meg az első kiképzőprogramot, melyben az előadások a repülőorvostan, az űrhajótervezés és az orbitális mechanika tantárgyait ölelték fel. E csoportból hat főt választottak ki a haladó képzésre, mely tartalmazta a Vosztok űrhajóval való munkafeladatokat is. Az eredeti 20 jelöltből mindössze 12 vett ténylegesen részt űrrepülésen; a többiek közül egy kiképzési balesetben vesztette életét, 3-nak egészségügyi okok miatt kellett távoznia, 1 önként nyugdíjba vonult, 3-at pedig fegyelmi okok miatt bocsátottak el. 1962-ben 5 nő csatlakozott a kozmonautacsoporthoz, de közülük csak egy repült ténylegesen az űrben (Clark, 1988.).

Gagarin repülése 1 óra és 48 percig tartott; miközben egy kört tett meg földkörüli pályán. Az említett küldetés minden egyes szakaszában elektrokardiográfiával (EKG) és pneumográfiával követték nyomon Gagarin élettani állapotát, ezen felül egy televíziós kamera is rögzítette tevékenységeit. Gagarin jól tolerálta a küldetést, ideértve az űrhajóból 7000 méteres magasságban történő katapultálást és ejtőernyővel való leszállást is (Beljanov és mtsai, 1991.).

Kevesebb, mint 4 hónappal később Gyerman Tyitov orbitális pályán 17-szer sikeresen megkerülte a Földet a Vosztok-2 fedélzetén, és ő lett az első ember, aki aludt is az űrben. 1 napos repülése alatt Tyitov térbeli dezorientációt és vesztibuláris tüneteket tapasztalt, ami később űrbeli mozgásbetegség (space motion sickness, SMS) néven vált ismertté. Ezt követően az emberes repüléseket 1 évre felfüggesztették, ez idő alatt pedig az orvosok megpróbáltak kísérleteket és a hozzájuk szükséges hátteret tervezni ezen új jelenség meghatározásához. A későbbi Vosztok-repülések orvosi monitorizálási programjába már az elektrookulográfiát, az elektroenkefalográfiát, a bőr galvánelektromos ellenállásának változását mérő teszteket, valamint szenzoros-motoros és teljesítményfelméréseket is belevették (Akulinicsev és mtsai, 1964.).

A soron következő Vosztok-küldetések tartalmazták két űrhajó páros kilövését is. A Vosztok-3-at és -4-et 1 nap különbséggel indították 1962. augusztusában; űrrandevú, illetve összekapcsolódás nem történt, mivel az űrhajók nem tudtak orbitális pályára manőverezni. A Vosztok-3 új, majdnem 4 napos időtartamrekordot állított fel. A Vosztok-5-öt és -6-ot együtt indították 1963. júniusában. A Vosztok-5 öt napot töltött az űrben, a Vosztok-6 pedig szemtanúja volt az első nő, Valentyina Tyereskova repülésének (Clark, 1988.).

A Vosztok-repülések bebizonyították, hogy az ember képes túlélni az űrrepülés zord körülményeit, akár 5 napig is. Az űrbeli mozgásbetegség tünetei nem befolyásolták a küldetések sikeres végrehajtását. A repülés alatti orvosbiológiai monitorizálás és a visszatérés utáni kiterjedt tesztsorozatok nem tudtak kimutatni semmilyen patológiai eltérést. A legénység néhány tagjánál ortosztatikus intoleranciát figyeltek meg repülés után, de ez nem volt jelentős mértékű. Tervbe vettek egy hetedik Vosztok-repülést is, melyben egy héten keresztül vizsgálták volna egy orvos-kozmonauta repülés alatti élettani adaptációs mechanizmusait, de végül a tervet törölték egyéb, a jövőbeni programok számára fenntartott képességek kifejlesztése javára (Clark, 1988. ) (lásd később).

A VOSZHOD-PROGRAM

A Voszhod egy ideiglenes program volt, melyet az űrbeli szovjet jelenlét fenntartása miatt terveztek, illetve néhány olyan képesség demonstrálása végett, melyek az emberes holdi küldetésekhez és a Föld körül orbitális pályán keringő űrállomások működtetéséhez kellettek. A Szojuz-program, melyet eredetileg a Vosztok utánra terveztek, olyan új űrhajókat is tartalmazott volna, melyek képesek több fő legénységet befogadni, képesek orbitális manőverezésre, randevúra és összekapcsolódásra, hosszú időtartamú repülésre és EVA-ra; ezzel ellenben a Szojuz-űrhajó csak 1966-ban állt készen a repülésre. Az 1963. és 1966. közötti 3 éves kiesés távlata, mely során az amerikai Gemini-programot tervezték végrehajtani, ösztönözte őket a feljavított Vosztok-technológiát használó Voszhod kifejlesztésére.

A Voszhod-programban három repülést terveztek: egy rövid repülést három fő legénységgel, egy másik rövid repülést, amely során EVA-t is végeznek, valamint egy 2 hetes küldetést (Clark, 1988.). Ezt követően a 2 hetes küldetést törölték, de az erre a repülésre szánt űrhajó végül bioműholdként (Kozmosz-110) repült, 2 kutyával a fedélzeten, 22 napot töltve az űrben. A Voszhod-1-et 1964. októberében indították; a három legénységi tag közé tartozott az űrhajótervező Konsztantyin Feoktyisztov és Dr. Borisz Jegorov, az első orvos az űrben. A 24 órás repülés alatt Dr. Jegorov több orvosi kísérletet is végrehajtott, ideértve a pulmonális és vesztibuláris működési próbákat, vérnyomáspróbákat és a kéz szorítóerejével kapcsolatos méréseket, valamint az első vérvételt az űrben (Volinykin és mtsai, 1968.). 1965. márciusában a Voszhod-2 repülése alatt Alekszej Leonov 12 percet töltött az űrhajón kívül az első EVA végrehajtása közben. E küldetés végén a tartalék kézi fékezőrakéta-rendszert kellett használni, mivel az automata rendszer meghibásodott. A rendszerhibák miatt az űrhajó 3200 km-rel elvétette a leszállási zónát; a kozmonauták egy behavazott, sűrű erdővel borított terepen szálltak le, ahol ott töltötték az egész éjszakát, mentésre várva (Clark, 1988.).

A Voszhod-program, melyben mindössze két emberes repülés zajlott le, megmutatta a soron következő űrprogramok számára kulcsfontosságú és feltétlenül szükséges képességeket, valamint az űrutazásban több „első” hellyel is szolgált. A Voszhod-űrhajók bioműholddá való átalakítása egy olyan repüléssorozatot indított el, ami még napjainkban is zajlik.

A KORAI SZOJUZ-REPÜLÉSEK

A Szojuz-űrhajót eredetileg az emberes holdraszállási program részeként képzelték el, a Hold körüli repüléshez tervezett átalakításokkal (Mishin, 1990.). A korai Szojuz-küldetések ezért inkább a holdprogram részének, mintsem a későbbi űrállomás-programnak tekintendőek, amihez az űrhajót végül átalakították. Három fő legénységével a Szojuz orbitális modulja révén képes volt intenzív orbitális manőverezésre, randevúra és összekapcsolódásra, kiterjesztett időtartamú független repülésre és EVA-ra. 1966. végén és 1967. elején több ember nélküli próbarepülést is végrehajtottak a Szojuzzal, s noha komoly hibákat fedeztek fel több létfontosságú rendszerben is, az űrhajót emberes repülésekhez jóváhagyták.

A Szojuz-program első küldetésének igazi „űrlátványosságnak” kellett lennie (Nikishin, 1992.). A Szojuz-1-nek kellett először felszállnia mindössze egy fő legénységgel, majd 24 órával később a Szojuz-2-nek és háromfős legénységének. Űrrandevú és összekapcsolódás után a Szojuz-2 legénységéből ketten űrruhát öltöttek és az EVA segítségével átszálltak saját űrhajójukból a Szojuz-1-be. A két űrhajó ezután szétkapcsolódott és visszatért a Földre.

A Szojuz-1-et 1967. április 23-án indították Vlagyimir Komarovval a fedélzeten. A gondok szinte azonnal jelentkeztek: az űrhajó elektromos energia termelésére használt két nappanelje közül az egyik nem nyílt ki. Energia híján a Szojuz-1 nem tudta végrehajtani a randevút és az összekapcsolódást, így a Szojuz-2 indítását lefújták, Komarovot pedig utasították, hogy térjen vissza. Miután úrrá lett az időközben jelentkező súlyos helyzetellenőrzési problémákon, Komarov sikeres légköri belépést hajtott végre, de nem sokkal később egy tragikus becsapódásban életét veszítette. A fékezőernyő terv szerint kinyílt, a főernyő viszont nem; a tartalék ernyő ugyan működött, de belegabalyodott a fékezőernyőbe. Mivel így egyik ernyő sem működött és semmi sem lassította az ereszkedését, a kabin több, mint 300 km/h-val csapódott be, Komarov pedig életét vesztette (Nikishin, 1992.).

A Szojuz-1 tragédiája 18 hónapra leállította a szovjet emberes repüléseket. Ez idő alatt az űrhajót újratervezték, az űrrandevút, illetve összekapcsolódást tartalmazó küldetéseket pedig kétszer is elpróbálták két, ember nélküli űrhajóval. Az emberes repüléseket 1968. októberében indították újra a Szojuz-3-mal, amely randevút hajtott végre, de nem kapcsolódott össze az embert nem szállító Szojuz-2-vel. Végül 1969. januárjában a Szojuz-4 és -5 legénysége hajtotta végre az 1967. áprilisára tervezett űrrandevút, összekapcsolódást, illetve az EVA segítségével lebonyolított transzfert.

A Szojuz-4 és -5 küldetések sikere jelentette az emberes holdraszálláshoz szükséges több kritikus lépés biztos megtételét. Mindamellett, továbbra is gondok voltak a legfontosabb elemmel, a gyorsítórakétával, aminek elég erősnek kellett lennie ahhoz, hogy az alkotóelemeket elindítsa a Hold felé (Mishin, 1990.). Egy hónappal a Szojuz-4 és -5 küldetések után az N-1 jelű gyorsítórakéta az első ember nélküli próbarepülésének 70. másodpercében felrobbant. Három további ember nélküli kísérletet folytattak le az N-1 indításával rendre 1969-ben, 1971-ben és 1972-ben, melyek mindegyike sikertelen volt, így a programot 1974-ben törölték.

Mialatt az emberes Szojuz-küldetések tovább folytatódtak, a hangsúly egy olyan jármű felhasználására helyeződött át, mely révén lehetségessé válna a személyzetek szállítása a Föld körül orbitális pályán keringő űrállomásokra, illetve -ról. A Szojuz-6, -7, és -8 egy hármas repülés volt 1969. októberében, mikor is hét kozmonauta indult az űrbe egyszerre. A Szojuz-7 és -8 között tervezett összekapcsolódás, melyben egy belső összekötő alagútrendszert próbáltak volna ki, végül nem valósult meg (Clark, 1988.).

1970. júniusában zajlott le a korai Szojuz-sorozat utolsó repülése, a Szojuz-9. E 18 napos küldetés alatt a jövőbeni űrállomáson majdan használt anyagokat és technikákat értékelték ki, valamint kiterjedt orvosbiológiai monitorozást is alkalmaztak a súlytalanság specifikus hatásainak megbecslésére. Az itt alkalmazott próbák közé tartozott az elektrokardiográfiás és vérnyomás-monitorozás, a látásra és a kéz szorítóerejére vonatkozó próbák, valamint vér- és vizeletminták gyűjtése a repülés utáni kiértékeléshez. Noha a kozmonauták rendszeresen edzettek a repülés alatt, hogy ellensúlyozzák a súlytalanság hatásait, visszatérés után továbbra is tapasztaltak ortosztatikus intoleranciát és izomgyengeséget, teljes felépülésük pedig csaknem 2 hetet vett igénybe (Kalinyicsenyko és mtsai, 1970.). E kimenetel egy megújult vonalat indított el a hosszú időtartamú emberes küldetések szemléletmódjában, kiterjedt kutatásokat ösztönözve az élettani dekondicionálódás ellenlépéseinek megtalálása iránt a szovjet űrprogram következő szakaszára.

AZ ELSŐ ŰRÁLLOMÁSOK

Az első szovjet űrállomásprogramot, az Almazt, 1967-ben hagyták jóvá (Afanyaszijev, 1991.). A tervek szerint egy 18.000 kg összsúlyú űrállomásmodult kellett volna elindítani egy Proton-rakéta fedélzetén. Egy két-, vagy háromfős legénységet kellett egy szállítójármű fedélzetén feljuttatni egy másik Proton-rakétával, hogy randevúzzanak és összekapcsolódjanak az állomással, ahol kísérleteket hajtanak végre, majd a szállítójármű többször felhasználható visszatérőkabinjával visszatérni a Szovjetunióba. Az Almaz-űrállomásprogram elsődleges célja a katonai felderítés volt, noha más vizsgálatok is tartoztak ide. 1970-re az űrállomás kilövésre készen állt, de a szállítójármű fejlesztése késett, részben azért, mert képtelenek voltak a Proton-rakétát ember szállítására alkalmassá tenni. E késés miatt úgy döntöttek, hogy átalakítják az űrállomást, a Szojuz-űrhajót pedig a személyzet szállítójárműveként fogják felhasználni. A módosított űrállomásprogramot Szaljut névre keresztelték; az eztán következő Almaz-állomásokat pedig szintén Szaljutra, hogy titokban tartsák a két külön program létezését.

A Szaljut-1-et 1971. április 19-én indították azzal a céllal, hogy ez legyen a világ első űrállomása. Három nappal később három kozmonautát indítottak a Szojuz-10 fedélzetén, akiknek birtokba kellett venniük az állomást. Sikeres összekapcsolódás után a személyzet képtelen volt kinyitni a Szojuz-10-et és a Szaljut-1-et összekötő zsilipet, ezért pár óra múlva szétkapcsolódtak és éjjeli kényszerleszállást hajtottak végre. 1971. június 6-án a Szojuz-11 kozmonautái, Georgij Dobrovolszkij, Vlagyiszlav Volkov és Viktor Pacajev alkották az első legénységet, amely birtokba vehetett egy űrállomást, mikor a Szaljut-1 fedélzetére léptek (Vaszilijev és mtsai, 1973.). 23 napos tartózkodásuk alatt viselték a „Pingvin”-ruhákat munkaidejükben, melyeket arra terveztek, hogy ellensúlyozzák a súlytalanság vázizomzatukra kifejtett hatásait. A futószalagból és gumiköteles expanderből álló napi tornagyakorlataikat viszont le kellett rövidíteni, mivel a vibráció károsan befolyásolta az állomás szerkezeti egységét. Mérték a kéz szorítóerejét és a fedélzeten észlehető sugárzásszinteket. Az ortosztatikus intoleranciát a „Csibisz” alsó testfélen negatív nyomást létrehozó (LBNP) eszköz segítségével követték nyomon. Vér- és vizeletmintákat is gyűjtöttek repülés utáni kiértékelésre.

Küldetésül teljesítése után a Szojuz-11 és legénysége lekapcsolódott a Szaljut-1-ről és előírásszerű automatikus visszatérést és leszállási folyamatot hajtottak végre. A kabinhoz érkező mentőcsapatok a kozmonautákat üléseikbe szíjazva találták, holtan. Egy nyomáskiegyenlítő szelep véletlenül kinyílt röviddel az orbitális és a leszállómodul szétválása után. A legénység, amely nem viselt szkafandert, életét vesztette a hirtelen fellépő nyomáscsökkenés következtében. A Szojuz-11 katasztrófája az okok azonosítása és kijavítása miatt egy űrt hagyott maga után a szovjet emberes repülési tevékenységekben; az eljárás körülbelül egy évig tartott. Az áttervezett Szojuzt – melyet úgy alakítottak ki, hogy csak kétfős legénységnek legyen hely, de teljes szkafanderöltözetben – 1972. júniusában próbálták ki, személyzet nélkül.

A tervek szerint a második Szaljut-állomást 1972. július 29-én lőtték volna fel, de a Proton-rakéta második fokozatának meghibásodása miatt az állomás nem volt képes elérni az orbitális pályát. 1973. április 3-án a Szaljut-2-t, vagyis az eredeti Almaz-állomást indították el; 13 nappal később viszont egy segédhajtómű elengedte a fedélzeti nyomást, ezért a tervezett emberes repülést törölték. Kevesebb, mint egy hónappal később, május 11-én, egy Szaljut-típusú állomást indítottak, de meghibásodás miatt egy másik segédhajtómű az összes, manőverezésre szánt üzemanyagát felhasználta az első orbitális kör megtétele közben; ezután az állomást átkeresztelték Kozmosz-557-re (Clark, 1988.).

Az újratervezett Szojuz-űrhajót a Szojuz-12 és -13 legénysége próbálta ki 2-, illetve 8 napos küldetéseken 1973. szeptemberében, illetve decemberében. Azon felül, hogy újraminősítették az űrhajót, a küldetések alatt néhány olyan eszközt is kipróbáltak, amiket a későbbi űrállomásokon terveztek használni a repülések alatt, ideértve egy olyan impendanciarendszert, mely az agyi vérátáramlás mérésére szolgál (Anonim, 1974.). A Szojuz-13 repülése jelentette az első alkalmat, mikor szovjetek és amerikaiak egyszerre tartózkodtak az űrben, ugyanis a Skylab-4 legénysége ekkor kezdte meg a második hónapot a fedélzeten.

Az első sikeres Almaz-állomást 1974. június 25-én lőtték fel Szaljut-3 néven. A Szojuz-14 legénysége, Pavel R. Popovics és Jurij P. Artyukin, 15 napot töltött a Szaljut-3 fedélzetén az űrben, folytatva a Szaljut-1-en megkezdett orvosbiológiai kutatásokat. Vizsgálták az agyi keringést, de a „Csibisz” LBNP-eszközt erre a repülésre nem hozták magukkal. A kiterjesztett repülés közbeni vizsgálatok eredményeképpen a legénység tagjai sokkal jobb kondícióban tértek vissza, mint a Szojuz-9 legénysége a 18 napos repülés után (Anonim, 1974.). A következő legénységnek a Szojuz-15 fedélzetén nem sikerült összekapcsolódnia a Szaljut-3-mal, így éjszakai kényszerleszállást kellett végrehajtaniuk. Az állomás még több hónapig orbitális pályán maradt, de soha többé nem lépett senki a fedélzetére.

A Szaljut-4-et, a következő Szaljut-típusú űrállomást 1974. december 26-án lőtték fel. A Szaljut-4 több újítást is tartalmazott, ezek közül talán a legfontosabb a legénység tréningjeihez szükséges kerékpár-ergométer, illetve az űrhajó sűrű atmoszféráját helyreállító berendezés. A Szojuz-17 és -18 legénysége 29, illetve 62 napot töltött az űrben a Szaljut-4 fedélzetén, felállítva ezzel a szovjet emberes repülések új időtartamrekordját. Egy másik legénység, amelyik szintén megkísérelte birtokba venni az űrállomást, túlélte az első félbeszakított emberes repülést, ugyanis gyorsítórakétájuk harmadik fokozata nem vált le a második fokozatról. Egy 21 perces szuborbitális repülés után, amely alatt a gyorsulás miatt fellépő erőhatások elérték a megközelítőleg 20 g-t, a legénység egy hó borította hegyoldalon landolt, kisebb sérüléseket szenvedve.

A Szaljut-4 küldetések megnőtt időtartamai miatt különösen nagy hangsúlyt fektettek a legénység egészségi állapotának monitorozására és az orvosbiológiai vizsgálatokra (Anonim, 1976.). E küldetések alatt hetente hajtottak végre kiterjedt orvosbiológiai vizsgálatokat. Nyugalomban, kerékpár-ergométeres tréning és a „Csibisz” LBNP-eszköz viselése közben végeztek kardiovaszkuláris kiértékeléseket, ideértve a pulzusszám-, illetve szívritmus (EKG)-méréseket, a légzésszám (pneumográfia), az artériás nyomás (oszcillometria), illetve a centrális és perifériás hemodinamika (impendancia) mérését. A vesztibuláris működés kiértékelésére egy forgószéket használtak, miközben elektrookulográfiával regisztrálták a szemmozgásokat. Vér- és vizeletmintákat gyűjtöttek a repülés utáni biokémiai elemzéshez. A repülés közbeni kísérleteket pedig kiterjedt repülés előtti és utáni vizsgálatokkal egészítették ki.

A Szaljut-4 küldetések alatt kifejlesztett ellenintézkedések még napjainkban is használatosak. A tréningeket 4 napon keresztül végezték mind a futószőnyeg, mind a kerékpár-ergométer használatával. A kerékpározásban minden egyes napon más nézőpontra fektették a hangsúlyt az edzésben, így például az állóképességre, vagy az erőkifejtés fenntartására; a negyedik napon pedig a legénység tagjai választották ki, hogy hogyan szeretnének edzeni. A kozmonauták ezúttal is a Pingvin-öltözéket viselték munkaóráik alatt. A küldetés végéhez közeledve naponta használták az LBNP-t, melyek célja az volt, hogy a kardiovaszkuláris reflexek stimulációja révén minimalizálják a repülés utáni ortosztatikus intoleranciát. A 63 napig tartó Szojuz-18 küldetés végén a legénység tagjai sót is fogyasztottak a repülés után jelentkező ortosztatikus intolerancia elkerülésének elősegítése végett (Gazenko és mtsai, 1979.).

A Szojuz-18 és Szojuz-19 repülések együtt zajlottak 1975. júliusában, az utóbbi az Apollo-Szojuz Tesztprojekt (ASTP) részeként. Az ASTP „ruhapróbáját” a Szojuz-16 legénysége repülte 1974. decemberében. A tartalék ASTP-űrhajót úgy módosították, hogy 1976. októberében Szojuz-22 néven végrehajthasson egy Föld-megfigyeléssel kapcsolatos küldetést. Az ember nélküli repülő Szojuz-20 a jövőbeni ellátási műveletek előkészületeként 3 hónapig maradt a Szaljut-4-re kapcsolódva (Clark, 1988.).

A második sikeres – és egyben utolsó – Almaz-állomást 1976. június 22-én lőtték fel Szaljut-5 néven. A Szaljut-3-hoz hasonlóan, az új állomáson megtalálható volt az első szovjet, repülés közbeni testsúlymérésre alkalmas testsúlymérő eszköz, valamint a Csibisz LBNP-öltözék (Anonim, 1977.). A Szojuz-21 legénysége a tervek szerint 60 napot töltött volna az állomás fedélzetén, de 49 nap után vissza kellett térniük, mert az egyik kozmonauta makacs fejfájásokról számolt be. Mivel visszatérésük meglehetősen vészhelyzet jellegű volt, a legénység nem hajtotta végre a szokásos küldetésvégi ellenintézkedéseket, tehát a fokozott edzésprogramokat, az LBNP-használatot és a folyadékbevitelt. Ennek következtében a leszállás után ortosztatikus intolerancia és izomgyengeség jelentkezett náluk. A legénység segítség nélkül szállt ki a járműből, de a leszállás utáni pár órában gondot okozott nekik a felegyenesedett testhelyzet megtartása. A Szaljut-5-re indított következő küldetésnek nem sikerült összekapcsolódnia az állomással és a legénységnek végül éjszakai kényszerleszállással kellett visszatérnie, mely végén egy jeges vizű tóba érkeztek. 1977. februárjában lezajlott sikeres, 18 napos Szojuz-24 küldetés volt az utolsó Szaljut-5 művelet. Az 1979-re, vagy 1980-ra tervezett soron következő Almaz-állomást törölték, a felszerelést pedig átalakították egy ember nélküli megfigyelő radarplatformmá.

Összegzésképpen, az 1971 és 1977 között repült korai űrállomások, noha mindegyiket Szaljutnak hívták hivatalosan, valójában két külön programot testesítettek meg: az Almazt és a Szaljutot. A két program hét kísérlete közül három meghiúsult, egy a kilövésnél, kettő pedig röviddel az orbitális pálya elérése után. Az állomásra indított tíz emberes küldetés közül csak öt volt sikeresnek nevezhető, ezek közül pedig egyet idő előtt be kellett fejezni. E kudarcok ellenére a világ első űrállomásainak megalkotása közben kifejlesztett technológiák felbecsülhetetlennek bizonyultak a soron következő szakaszokban.

A SZALJUT-6 ÉS A SZALJUT-7

A repülési időtartam 2 hónapon túlra való kiterjesztését a fogyóeszközök mennyiségének korlátozott volta és orbitális pályán lévő Szojuz-űrhajók élettartama akadályozta. Ezen akadályokat azzal hidalták át, hogy egy második dokkolóegységet csatlakoztattak az állomáshoz. Az ember nélküli teherűrhajók így élelmet, vizet, oxigént és hajtóanyagot juttathattak fel a lakott űrállomásra; másik legénységet is felvihettek az állomásra csere, vagy látogatás céljából.

Az első, két dokkolóegységgel rendelkező űrállomás a Szaljut-6 volt, melyet 1977. szeptember 29-én lőttek fel. 1977 és 1981 között öt kétfős legénység hajtott végre repüléseket, melyek 96, 140, 175, 185, illetve 75 naposak voltak. Ezeken felül még 13 legénység teljesített rövidebb (2-13 napos) repüléseket, noha ezek közül 2-t dokkolási problémák miatt meg kellett szakítani. A szovjet blokk országaiból kilenc kozmonauta repült a látogató legénységek tagjaként (1-5. táblázat). A szovjetek több, mint 3 év repült, illetve öt órányi EVA-időt gyűjtöttek össze a Szaljut-6 program során, új időtartamrekordokat állítva fel ezzel.

A Szaljut-6 program alatt lépett szolgálatba a Szojuz-T, a Szojuz-űrhajó feljavított változata, mely 3 űrruhás kozmonautát volt képes szállítani egyszerre. Húsz ember nélküli Progressz-teherűrhajó ellátmányok tonnáit szállította az emberes műveletek támogatásához. Az utolsó legénység távozása után, 1981. májusában, a Kozmosz-1267 ember nélküli modul kapcsolódott össze a Szaljut-6-tal. E modultípus, melynek Kozmosz-929 néven 1977-ben zajlott le az első önálló repülése, volt végül is a régóta halasztott szállítójármű az eredeti Almaz-programból, melynek ember nélküli modullá való átalakítása révén fejlesztették tovább az új generációs Szaljut-űrállomások képességeit. A Szaljut-6/Kozmosz-1267 kombinációt végül 1982. júliusában a Csendes-óceán feletti önmegsemmisítő visszatérésre ítélték.

Az 1982. április 19-ei kilövést követően a csereként szolgáló Szaljut-7 állomás már az orbitális pályán volt ekkor. Az új állomás hasonló volt elődjéhez, de számos rendszerét feljavították a Szaljut-6 révén nyert tapasztalatok alapján. 1982. és 1986. között négy repülés zajlott le a Szaljut-7 programban, melyek 149-237 naposak voltak, egy pedig 51 napos (a Szojuz-T15, ami szintén a Mirre repült), valamint öt rövid küldetés, melyek közül kettő nemzetközi legénységgel történt (1-5. táblázat). A Szaljut-7-hez a Kozmosz-1443 és -1686 kiterjesztőmodulok voltak kapcsolva, az első csak néhány hónapig, a második viszont közel 6 évig. A Progressz-teherűrhajókat tizenhárom alkalommal használtak az állomás ellátására, illetve üzemanyaggal való feltöltésére. 1991. február 7-én a Szaljut-7/Kozmosz-1686 egy irányítatlan visszatérést hajtott végre Dél-Amerika felett.

A Szaljut-7 program során több, potenciálisan katasztrofális problémát oldottak meg példa nélkül álló repülés közbeni javításokkal. 1983-ban a Szojuz-T9 küldetés alatt, üzemanyag-utántöltés közben az állomás külső falának egy távoli zugában megrepedt egy hajtóanyag-vezeték. Két kozmonauta a Szojuz-T10-ről kiterjesztett időtartamú EVA-műveleteket hajtott végre, hogy áthidalják a megrepedt szakaszt. 1985. februárjában egy elektromos hiba energia és helyzetkontroll nélkül hagyta az akkor ember nélkül repülő Szaljut-7-et. A Szojuz-T13 kozmonautái, rendkívüli környezeti feltételek mellett dolgozva az élettelen állomás fedélzetén, képesek voltak kijavítani a hibát és feléleszteni az állomást. 1983. szeptemberében egy újabb potenciális tragédiát sikerült megelőzni, mikor tűz ütött ki annak a rakétának az aljában, amely a cserelegénységet szállította volna fel. A kilövési mentőrendszer a maximális 950 méteres magasságra röpítette fel az űrhajót, mely során a legénység megközelítőleg 17 g-s túlterhelésnek volt kitéve. Az ejtőernyő és a puha landolást lehetővé tevő fékezőrakéták biztonságban lehozták az űrhajót és a legénységet, több kilométerre a még mindig égő rakétától, illetve kilövőállványtól (Clark, 1988.).

Az előbbiekben említett javítási munkálatokon kívül, a Szaljut-7-en az EVA-k időtartamának kiterjesztésére volt szükség ahhoz, hogy új nappaneleket szereljenek fel az állomás energiaellátását megnövelendő, valamint űrbeli építési és hegesztési technikák kipróbálásához. Összességében a kétfős személyzetek több, mint 47 órányi EVA-t teljesítettek a 13 alkalom alatt, ideértve az 1984-ben Szvetlana Szavickaja által végrehajtott első női EVA-t is.

Mivel a Szaljut-6 és -7 programok alatt nőtt a küldetések időtartama, az orvosbiológiai műveletek az egészség monitorizálására alkalmas technikák és ellenintézkedések javítására koncentráltak (Gurovszkij, 1986.; Anonim, 1988.). Az e programok alatt megvalósított számos újítás között volt a lábtérfogat- és testtömeg-változások rendszeres repülés közbeni követése, szorosan záró mandzsetták alkalmazása a fej irányú folyadékáramlás hatásait minimalizálandó a repülés elején, izom-elektrostimuláció az izomatrófia minimalizálása végett és egy új, a visszatérés során, valamint a leszállás után a hason, illetve a lábakon viselt nem felfújható anti-g-ruha, mely az ortosztatikus intolerancia csökkentésében volt hasznos. A repülés közben végzett echokardiográfiát először a Szaljut-7-en hajtották végre francia és szovjet eszközökkel. A hosszú időtartamú repülésekről visszatérő kozmonautáknak pedig rehabilitációs programot készítettek (Krupina és mtsai, 1981.). 1984-ben, a 237 napos repülés alatt a Szaljut-7 fedélzetén Dr. Oleg Atkov számos orvosbiológiai vizsgálatot hajtott végre, ideértve a saját tervezésű műszerével kivitelezett echokardiográfiát is.

Két Szaljut-7 küldetés egyéb, orvosi szempontból kiemelkedő jelentőségű eseményt is tartalmazott. Az egyikben a legénység egyik tagjánál jobb alsó kvadránsban jelentkező hasi fájdalmak léptek fel a repülés 6. hónapjában (Lebedev, 1988.). Az állapot távdiagnózisa vesekő volt, de az akut appendicitis lehetősége is felmerült. Tünetei több napig fennálltak, de aztán visszafejlődtek, a repülés pedig további fennakadások nélkül folytatódott. A másodikban egy másik űrhajósnál láz és rosszullét jelentkezett a repülés kb. második hónapjában; az ő tünetei addig súlyosbodtak, míg már nem volt képes ellátni feladatait (Taraszov, 1985.). Hosszas konzultáció után a legénységet végül visszairányították a Földre. Az érintett űrhajósnál krónikus prostatitist diagnosztizáltak és körülbelül 1 hónapig kellett kórházban feküdnie; gyógyulása teljes mértékű volt (Goncsarov, személyes elbeszélgetés).

Az ideiglenes visszaesések ellenére a Szaljut-6 és -7 programok igazolták, hogy az ember képes élni, és produktív munkát végezni az űrben akár 8 hónapig is, valamint tökéletesen működni a Földre való visszatérés után. Az e programok alatt elért eredmények mutatták az utat az ember állandó jelenlétéhez az űrben.

1-5. táblázat

A SZOVJET/OROSZ ŰRÁLLOMÁSOKON REPÜLT NEMZETKÖZI LEGÉNYSÉGI TAGOK
Legénységi tag	Hovatartozás/Ország	Küldetés/Állomás	A kilövés dátuma
Vlagyimir Remek	Csehszlovákia	Szojuz-28 – Szaljut-6	1978. március 2.
Miroszlav Hermaszevszki	Lengyelország	Szojuz-30 – Szaljut-6	1978. június 27.
Sigmund Jähn	K.-Németország	Szojuz-31 – Szaljut-6	1978. augusztus 26.
Georgij Ivanov	Bulgária	Szojuz-33	1979. április 10.
Farkas Bertalan	Magyarország	Szojuz-36 – Szaljut-6	1980. május 25.
Pham Tuan	Vietnam	Szojuz-37 – Szaljut-6	1980. július 23.
Arnaldo Tamayo Mendez	Kuba	Szojuz-38 – Szaljut-6	1980. szeptember 18.
Jugderdemidiyn Gurragcha	Mongólia	Szojuz-39 – Szaljut-6	1981. március 22.
Dumitru Prunariu	Románia	Szojuz-40 – Szaljut-6	1981. május 14.
Jean-Loup Chretien	Franciaország	Szojuz-T6 – Szaljut-7 Szojuz-TM7 – Mir	1982. június 24. 1988. november 26.
Rakesh Sharma	India	Szojuz-T11 – Szaljut-7	1984. április 3.
Mohammed Faris	Szíria	Szojuz-TM3 – Mir	1987. július 22.
Alekszandr Alekszandrov	Bulgária	Szojuz-TM5 – Mir	1988. június 7.
Abdul Ahad Mohmand	Afganisztán	Szojuz-TM6 – Mir	1988. augusztus 29.
Toyohiro Akiyama	Japán	Szojuz-TM11 – Mir	1990. december 2.
Helen Sharman	Egyesült Királyság	Szojuz-TM12 – Mir	1991. május 18.
Franz Viehbock	Ausztria	Szojuz-TM13 – Mir	1991. október 2.
Klaus-Dietrich Flade	Németország	Szojuz-TM14 – Mir	1992. március 17.
Michel Tognini	Franciaország	Szojuz-TM15 – Mir	1992. július 27.

A MIR-KOMPLEXUM

Az 1986. február 19-én fellőtt Mir-űrállomást egy állandóan lakott komplexumnak tervezték, melynek egy legalább 5 éves előre látható élettartammal kellett rendelkeznie. A korai Szaljut-állomások utódaként a Mir-magnak öt dokkolóegysége volt az állomás elülső részén, ami nagyban kiterjesztette képességeit. Az állomás hátsó részén lévő dokkolóegység a Szojuz-, Progressz-, vagy további magmodulok számára szolgált csatlakozóelemként. A Mir magmodulja tartalmazta a fő legénységi munka- és alvóállomásokat, melyekben az orvosbiológiai műszerek, a tréningeszközök (futószőnyeg és kerékpár-ergométer) és a higénés létesítmények, valamint a komplexum irányítóközpontja voltak megtalálhatóak.

1986. márciusától 1992. decemberéig a Mir-komplexum 12 hosszú időtartamú küldetésnek adott helyt, melyek legtöbbje 4-6 hónap hosszú volt; a leghosszabb 1 évig tartott. Kilenc nemzetközi legénység tett látogatást rajta rövidebb repülések alkalmával (1-5. táblázat). 1989. néhány hónapját leszámítva a Mir-komplexum folyamatosan lakott volt 1987. februárjától kezdve. A feljavított Szojuz-TM emberes űrhajó is szolgálatba lépett, az ember nélküli Progressz-űrhajókat pedig körülbelül 30-szor vették igénybe az állomás ellátásához és üzemanyaggal való újratöltéséhez. Számos karbantartási, javítási és építési munkálatot, valamint új technológiák bemutatását végezték el a 31 kétfős EVA alkalmával, melyek összidőtartama körülbelül 140 óra volt.

A komplexumhoz három modult adtak hozzá. Az elsőt, a Kvant-1-et 1987-ben indították és a magmodul hátsó részéhez kapcsolták hozzá. Noha elsődlegesen asztrofizikai vizsgálatok lefolytatására szolgált, további élettérként és tárolási kapacitásként is hasznát vették. A Kvant-2, melyet 1989-ben lőttek fel és kapcsoltak az elülső laterális zsilipek egyikéhez, szintén hozzájárult az élet- és munkatér növeléséhez. A Kvant-2 egy zuhanyzót és egy légzsilipet tartalmaz egy 1-m EVA-zsilippel. A harmadik modult, melyet Krisztallnak neveztek el, 1990-ben dokkolták be a Kvant-2-vel szemben az állomás szimmetriájának fenntartása miatt. Noha a Krisztall elsődleges feladata az anyagelőállítás, tartalmaz egy második futószőnyeget és egy nagy hűtőt/fagyasztót is. A közeljövőben még két, a Föld erőforráskészletének kutatására és spektrofotometriás mérésekre szolgáló modult fognak a Mirre csatlakoztatni.

A Miren lévő feljavított orvosbiológiai felszereléshez hozzátartozik egy szívultrahang-készülék és egy automata kapillárisvér-elemző készülék is. Dr. Valerij Poljakov orvos számos orvosi kísérletet végrehajtott a 8 hónapos repülése alatt 1988-ban és 1989-ben, melyek közül az egyik repülés előtti, illetve utáni csontvelő-biopsziákat is tartalmazott az űrrepülés vérképzésre kifejtett hatásainak kiderítése végett (Kalandarova és mtsai, 1991).

Fontos orvosi esemény történt a Miren 1987-ben, a tervezett 11 hónapos küldetés második hónapjában (Gazenko és mtsai, 1990.). A legénység egyik tagjánál trigeminiás epizódokkal kevert korai pitvari kontrakciók sorozatát fedezte fel az EKG egy különösen kimerítő EVA után; ezután az egyik futószőnyeges teszten ugyanez a személy kifejezett tachycardiát mutatott számos szupraventrikuláris extrasystoléval. Tünet egyik eset alatt sem jelentkezett. Az antiaritmiás kezelés és munkaterhelésének csökkentése látszólag rendbehozta az aritmiáját, mivel EKG-ja a két ezután következő EVA alatt két hónappal később normális volt. Viszont két hétre rá fizikai tréning közben visszatért az aritmia, ismételten tünet nélkül. Óvintézkedés gyanánt úgy döntöttek, hogy az űrhajósnak vissza kell térnie a Földre egy, korábban a küldetés hatodik hónapjára tervezett látogató repüléssel. A repülés utáni vizsgálatok nem találtak aritmiát, az űrhajóst pedig visszahelyezték aktív repülőstátuszba.

A Mir, a világ első állandóan lakott űrállomásának evolúciós fejlesztés-megközelítése megengedte, hogy a tervezésbeli változtatásokat még élettartamán belül végrehajtsák. Moduláris felépítése lehetővé tette, hogy a speciális feladatkörű modulokat ideiglenesen, vagy akár állandó jelleggel hozzákapcsolják. A 140 tonnás űrállomáson számtalan sikeres nemzetközi műszaki, orvosi, biológiai, csillagászati, technológiai és geofizikai kísérlet zajlott, mely fő intenzitását 1999. szeptembere és 2000. augusztusa között érte el. Fedélzetén 11 ország 101 űrhajósa tevékenykedett, 41 orosz és 60 külföldi. Az űrállomás működésének 15 éve alatt 104 űreszköz kapcsolódott a Mir öt nagy, 19 tonnás és két kisebb, 4-10 tonnás modulból, valamint esetenként még 2-3 űrhajóból álló rendszeréhez: 31 Szojuz személy-, 64 Progressz teherűrhajó és 9 amerikai repülőgép. A nemzetközi űrállomás építése és a Mir öregedése miatt az orosz űrállomás 2001. március 23-án a Progressz-M1-5 teherűrhajó hajtóművének 60-70 perces működtetése segítségével kivitelezett, három keringési periódus alatt végrehajtott, irányított fékezőmanőver után a Csendes-óceán felett belépett a légkörbe és elégett; roncsai az óceánba zuhantak.

AZ ŰRORVOSTAN NAPJAINKBAN

Továbbra is fő témaként szerepelnek azok a kérdések, melyek az ember űrbeli környezethez való élettani adaptációjával foglalkoznak, de ide tartozik a hatékony, megbízható ellenintézkedések kifejlesztésének problematikája is. A nullgravitáció emberi testre kifejtett hatásai közül azokat vizsgálják jelenleg, amelyek a következőket képesek okozni:

· Neurovesztibuláris diszfunkciók

· Kardiovaszkuláris dekondicionálódás

· Hematológiai és immunológiai változások

· A csont ásványianyag-tartalmának csökkenése

· Az izmok dekondicionálódása

· Anyagcsere- és endokrinológiai változások

Az űrorvostan egyéb foglalkozás-egészségügyi témái közvetlenül vonatkoznak a jövőben tervezett küldetések típusaira. A múlt repülési programjai segítettek meghatározni az orvosbiológiai problémák területeit és megállapítani azok kapcsolatát az alacsony magasságú, Föld körüli orbitális pályán túl mutató küldetésekkel. Az emberes küldetések történelmét nyomon követve – és új küldetéseket vetítve ki a Holdra és a Marsra – az űrorvostanban az alábbi témakörök jönnek szóba, mint fontos fejezetek:

· Az űrrepülő személyzet kiválasztása

· Orvosi tréning

· Repülés közbeni orvosi felügyelet

· Létfenntartás, különösen a bioregeneratív rendszereké, melyek élelmet termelnek

· Űrhajón kívül végzett munkatevékenység

· Repülés utáni rehabilitáció és terápia

· Sugárzás elleni védelem

· Az űrhajó környezetének lakhatósága

· Ellenintézkedések kifejlesztése és igazolása, lehetőség szerint mesterséges gravitáció használata a csont- és izomleépülés megelőzésére

· Emberi tényezők figyelembe vétele

· Pszichológia és csoportdinamika

Nő azon problémák száma, melyek várhatóan egyedi megoldásokat igényelnek, így például a repülések, a fenn tartózkodások időtartama és az űrbeli környezetnek kitett egyének populációja. Az űrorvostan továbbra is formálódik, ahogy űrrepülési tapasztalatot szerez alacsony magasságú Föld körüli pályán és azon túl.

Az űrben végzett orvosbiológiai kutatások a földi életnek is jelentős eredményeket adnak át. Olyan javulásokat értünk el az egészségügyben, mint például a telemedicina, a biotelemetria, a számítógép segítette diagnózis, illetve a diagnosztikai eljárások képjavítása. A kardiális pacemakerek és defibrillátorok miniatürizálása olyan beültethető eszközöket eredményezett, melyek lehetővé teszik a betegek számára, hogy visszatérjenek normális napi tevékenységeikehez. További munkálatok zajlanak a beültethető pumpák terén, melyek a szükség szerinti gyógyszeradagolást könnyítik meg. A folytatódó űrbeli orvosbiológiai kutatások, várhatóan a jövőben is hozzájáruljanak majd a földi élet minőségének javításához.