Способ инфракрасной оценки адаптации космонавтов к длительным межпланетным пилотируемым полетам

Изобретение относится к космической медицине и может быть использовано для инфракрасной оценки адаптации космонавтов к длительным межпланетным пилотируемым полетам. Исследование начинают не менее чем за сутки до начала моделирования полета в условиях нормального атмосферного давления и силы гравитации Земли. C помощью тепловизора определяют локальную температуру подошвы стоп и экранируемой поверхности. Используют эту поверхность далее с температурой ниже выявленного минимального значения локальной температуры подошв космонавта более чем на 0,1°C. Для получения отпечатков подошв на экранируемой поверхности просят космонавта встать на нее на 30 секунд поочередно каждой стопой. Одновременно регистрируют значение давления, оказываемого поверхностью стопы на исследуемую поверхность. Сразу после удаления стопы с исследуемой поверхности регистрируют на ней с помощью тепловизора тепловой отпечаток стопы космонавта. Для этого устанавливают тепловизор в сторону экранируемой поверхности перпендикулярно к ней на расстоянии 1 м, настроенный на инфракрасное исследование в диапазоне температур +25-+36°C. Получают цветное изображение отпечатка стопы на экране тепловизора и фотографируют его. Далее осуществляют моделирование стадий полета, стадии адаптации космонавтов к летательному аппарату и к моделям стадий полета на Марс и возвращения на Землю. Участников эксперимента подвергают воздействию окружающей их среды непрерывно на протяжении многих суток в условиях изменяющегося газового давления и гравитации. В условиях моделирования длительного космического полета получают изображение отпечатков подошв многократно еженедельно в условиях искусственного оказания в течении 30 секунд внешнего давления на стопу с величиной, равной значению давления, оказываемого до начала моделирования космического полета. Каждое очередное исследование проводят в одно и то же время суток. Снимки тепловых отпечатков стоп передают в центр управления полетами, где их архивируют в виде атласа термокарт отпечатков стоп, обрабатывают с помощью компьютера и анализируют динамику локальной температуры теплового следа каждой стопы космонавта. При отсутствии изменений картины инфракрасной плантографии стоп выдают заключение о достаточной адаптации космонавта к длительным межпланетным пилотируемым полетам. При выявлении на термокартах новых зон локальной гипертермии, в которых температура превышает исходные значения более чем на 0,1°C, выдают заключение о недостаточной адаптации космонавта к длительному межпланетному пилотируемому полету. Способ обеспечивает безопасное и точное определение резервов адаптации космонавтов к моделируемым действующим факторам космических полётов. 1 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к медицине, а именно к методам оценки адаптации опорно-двигательного аппарата космонавтов к моделируемым действующим факторам длительных космических полетов, и может быть использовано для профилактики плоскостопия, заусениц, трещин кожи и других повреждений стоп космонавтов.

Известен способ определения степени поперечного плоскостопия - плантография, заключающийся в получении изображения соприкасающихся с горизонтальной поверхностью участков подошв при расположении исследуемого стоя босиком на двух ногах в вертикальном положении, измерении на получаемых отпечатках длины, ширины стоп и угла латерального отклонения первых пальцев и оценке по данным параметрам степени поперечного распластывания стоп (см. Юмашев Г.С. Травматология и ортопедия. - М., 1977. - с. 535-539).

Недостатком известного способа является низкая точность, безопасность и узкая сфера применения в оценке адаптации стоп космонавтов к физическим упражнениям внутри космического корабля в условиях моделей длительных космическим полетов в связи с отсутствием мониторинга локальной температуры стоп и контроля воспаления, которое возможно из-за изменения при длительных полетах размеров и форм стоп и перераспределения нагрузки на различные участки подошвы стоп. Дело в том, что при длительных межпланетных космических полетах в условиях моделируемого гравитационного и воздушного давления меняются взаимоотношения опоры человека на стопы, с одной стороны, и значения удельных сил давления, оказываемые различными участками стельки обуви на подошвы, с другой стороны, что может явиться причиной развития локального воспаления кожи и других мягких тканей у некоторых космонавтов. Кроме этого при ежедневных физических упражнениях во время длительных космических полетов изнашиваются носки, обувь, стельки и спортивные снаряды, включая беговую дорожку. Кроме этого с увеличением длительности полета на подошве стоп космонавтов появляются новые участки соприкосновения, которые формируются под искусственно моделируемым давлением с опорной поверхностью. Нужно учесть, что эти новые участки подошвы космонавтов не были адаптированы к многократным воздействиям на них в условиях измененного давления во время ежесуточных физических упражнений на «беговой дорожке» и на других физических тренажерах, установленных в космическом корабле в условиях моделируемых длительных космических полетов при искусственно изменяемой величине давления воздуха и силы гравитации в космическом аппарате. В связи с этим эти участки подошвы стопы у некоторых космонавтов реагируют на него развитием локального воспаления, как на патологический процесс. При этом формируется обратимое, а затем необратимое локальное воспаление кожи, скелетных мышц, сухожилий, связок, суставов и/или костей стопы. Из-за отсутствия в известном способе инфракрасного контроля динамики локальной температуры в стопах космонавтов в них помимо кратковременного возникновения отека, гиперемии, гипертермии, болезненности и нарушения функции может развиться трещина кожи, заусеница, мозоль, миозит, артрит, тендовагинит, остеомиелит и сепсис.

Известный способ не предназначен для бесконтактной инфракрасной диагностики динамики локальной температуры в области стоп космонавтов до и после физической нагрузки, поэтому известный способ не обеспечивает высокую безопасность, точность и применимость для компьютерной обработки данных, цифрового архивирования и передачи данных в центр управления полетами с целью анализа результатов и оценки адаптации космонавта к длительному космическому полету.

Известен способ проведения наземного эксперимента, моделирующего пилотируемый полет к Марсу, включающий в себя моделирование стадий полета, стадию адаптации космонавтов к летательному аппарату и стадию адаптации к моделям стадий полета к Марсу и возвращения на Землю, при которой участников эксперимента подвергают воздействию окружающей их среды непрерывно на протяжении 520 суток, в моделировании используют разные уровни давления внутри летательного аппарата, подготовку космонавтов в течение 21 суток для перехода к марсианской гравитации путем имитации выходов на поверхность Марса (RU 2348572).

Недостатком известного способа является низкая точность, безопасность и узкая сфера применения в оценке адаптации стоп космонавтов к физическим упражнениям внутри космического корабля в условиях моделей длительных космическим полетов в связи с возможным изменением размеров и форм стоп космонавтов и перераспределением удельного давления на подошвы во время физических упражнений и длительного изменения давления и гравитации внутри космического корабля. Дело в том, что при длительных межпланетных космических полетах в условиях моделируемого гравитационного и воздушного давления меняются взаимоотношения опоры человека на стопы, с одной стороны, удельные силы давления, оказываемые различными участками стельки обуви на подошвы стоп космонавтов, с другой стороны, а также меняются резервы адаптации космонавтов к невесомости и к давлению внутри космического корабля. Кроме этого при ежедневных физических упражнениях во время длительных космических полетов изнашиваются носки, обувь, стельки в них и беговые дорожки. Поэтому вследствие изменения условий удельного давления в опорной поверхности на подошве стоп космонавтов появляются новые участки соприкосновения со стельками обуви. Причем на Земле эти участки подошвы не были адаптированы к длительному и повторяющемуся на них воздействию, оказываемому в условиях измененного давления во время ежесуточных многочасовых физических упражнений на «беговой дорожке» и на других физических тренажерах, установленных в космическом корабле, в условиях моделируемых длительных космических полетов при искусственно изменяемой величине давления воздуха и силы гравитации в космическом аппарате. В связи с этим эти участки у некоторых космонавтов реагируют на него развитием локального воспаления, как на патологический процесс. Это приводит к тому, что у некоторых космонавтов во время длительных тренировок появляется чувство боли и некоторые иные симптомы воспаления, которое может возникать незаметно для космонавта из-за его субъективной готовности к различным «лишениям» и неприятностям. При этом возникает обратимое воспаление, которое из-за отсутствия тепловизорного мониторинга динамики локальной температуры стоп космонавтов может трансформироваться незаметно для космонавта затем в необратимое локальное воспаление кожи, скелетных мышц, сухожилий, связок, суставов и костей стоп.

Таким образом, из-за отсутствия в известном способе инфракрасного контроля динамики локальной температуры в стопах космонавтов в них помимо кратковременного возникновения отека, гиперемии, гипертермии, болезненности и нарушения функции может развиться дерматит, миозит, артрит, тендовагинит, остеомиелит, сепсис, что может привести к смерти космонавта. В то же время повреждение мягких тканей сопровождается локальной гипертермией, которая может быть диагностирована методом инфракрасной термографии с помощью тепловизора (Urakov A.L., Ammer K., Urakova N.A., Chernova L.V., Fisher E.L. Infrared thermography can discriminate the cause of skin discolourations. Thermology international. 2015. V. 25. N. 4. P. 209-215; Ураков А.Л., Уракова H.A., Ловцова Л.В., Занозина О.В. Термодинамические основы диагностики воспаления мягких тканей в области постинъекционных кровоподтеков. Медицинский альманах. 2015. №4. С. 228-232; Urakov A., Urakova N., Kasatkin A., Reshetnikov A. Infrared thermography skin at the injection site as a way of timely detection injection disease. Thermology International. 2015. V. 25. N 1. P. 30).

Кроме этого известный способ не обеспечивает использование дозированной функциональной нагрузки на стопы космонавтов и регистрацию динамики локальной температуры в области стоп до и после физических нагрузок в условиях меняющегося давления и силы гравитации. Поэтому способ не обеспечивает качественную оценку адаптации космонавтов к условиям длительного космического полета.

Помимо этого способ не обеспечивает автоматическое бесконтактное высокоточное получение информации в реальном режим времени об особенностях адаптации космонавта к условиям межпланетного полета. Способ не обеспечивает мониторинг состояния стоп космонавтов на протяжении всего космического полета, компьютерную обработку получаемых данных, цифровое архивирование и передачу данных о динамике локальной температуры подошвы стоп космонавтов на Землю в центр управления полетами.

Известен способ определения степени поперечного плоскостопия, при осуществлении которого регистрируют давление на области второй и третьей плюсневых костей, для чего проводят функциональную пробу, при которой обследуемый приподнимается на носки обеих ног таким образом, чтобы максимальное давление приходилось на область плюсневых костей, а нагрузка между левой и правой ногой была распределена поровну, затем регистрируют давление на всю область контакта стопы с горизонтальной поверхностью, определяют первую степень поперечного плоскостопия, если отношение давления на области второй и третьей плюсневых костей к давлению на всю стопу составляет 0,22-0,28, вторую - 0,29-0,38, если 0,39 и выше - третью степень поперечного плоскостопия (RU 2360601).

Недостатком известного способа является низкая точность, безопасность и узкая сфера применения в оценке адаптации стоп космонавтов к физическим нагрузкам в условиях изменения моделей длительных космическим полетов. Дело в том, что при длительном нахождении космонавтов в условиях сниженной или отсутствующей гравитации происходит изменение размеров и форм стоп, а именно уплощение стопы. Это приводит к перераспределению нагрузки на различные участки подошвы стоп, изменяет взаимоотношения опоры человека на стопы, с одной стороны, и удельные силы давления, оказываемые различными участками стельки обуви на подошвы, с другой стороны. На подошве стопы космонавтов появляются новые участки соприкосновения под искусственно моделируемым давлением с опорной поверхностью. Поскольку функционально новые участки подошв стоп космонавтов не адаптированы к длительному и повторяющемуся на них воздействию в условиях изменения моделей длительных космическим полетов, то реагируют на него как на патологический процесс, а именно - развитием локального воспаления. Это приводит к формированию воспаления, которое первоначально носит обратимый характер и воспринимается космонавтом как симптом усталости, но не воспаления. Затем при чрезмерно длительном сохранении повреждающего фактора и при неконтролируемом исчерпании резервов адаптации к нему у некоторых космонавтов воспаление может приобрести необратимый характер.

Локальное воспаление мягких и твердых тканей стопы ведет к дезадаптации стопы к физическим нагрузкам в условиях изменения моделей длительных космических полетов. Неконтролируемые с помощью инфракрасного мониторинга температурные изменения подошвы стоп космонавтов могут привести к развитию дерматита, миозита, артрита, тендовагинита, остеомиелита, сепсиса и смерти космонавта в условиях моделирования непрерывных длительных космических полетов. Кроме того, данный способ обладает низкой безопасностью, поскольку требует обязательного приподнимания человека на носки и нахождения в таком положении определенный период времени. Дело в том, что у космонавтов при моделировании длительного космического полета может снизиться подвижность плюсно-фаланговых суставов, вплоть до развития анкилоза. Попытка провести тест с приподниманием на носки у исследуемого космонавта с поврежденными суставами может вызвать дополнительное ятрогенное повреждение стопы. Помимо этого известный способ не предназначен для бесконтактной инфракрасной диагностики динамики локальной температуры в области стоп космонавтов до и после физической нагрузки, поэтому этот способ не обеспечивает высокую безопасность, точность и применимость для компьютерной обработки данных, цифрового архивирования и передачи данных в центр управления полетами.

Задачей изобретения является повышение безопасности, точности и расширение сферы применения при оценке адаптации космонавтов к длительным межпланетным пилотируемым полетам за счет анализа динамики тепловых отпечатков стоп космонавтов, полученных с помощью тепловизора.

Техническим результатом является получение индивидуального атласа термокарт следов-отпечатков подошв стоп космонавта в масштабе 1:1 в условиях, исключающих ятрогенное повреждение.

Сущность способа инфракрасной оценки адаптации космонавтов к длительным межпланетным пилотируемым полетам, включающего моделирование стадий полета, стадии адаптации космонавтов к летательному аппарату и к моделям стадий полета на Марс и возвращения на Землю, при котором участников эксперимента подвергают воздействию окружающей их среды непрерывно на протяжении многих суток в условиях изменяющегося газового давления и гравитации, при этом проводят функциональную пробу, получают изображение отпечатков их подошв на экранируемой поверхности при расположении космонавта на ней стоя босиком в вертикальном положении, измеряют геометрические и физические параметры полученных отпечатков, анализируют полученные данные и выдают заключение, заключается в том, что исследование начинают не менее чем за сутки до начала моделирования полета в условиях нормального атмосферного давления и силы гравитации Земли, для этого с помощью тепловизора определяют локальную температуру подошвы стоп и экранируемой поверхности, используют эту поверхность далее с температурой ниже выявленного минимального значения локальной температуры подошв космонавта более чем на 0,1°С, для получения отпечатков подошв на экранируемой поверхности просят космонавта встать на нее на 30 секунд поочередно каждой стопой, одновременно регистрируют значение давления, оказываемого поверхностью стопы на исследуемую поверхность, сразу после удаления стопы с исследуемой поверхности регистрируют на ней с помощью тепловизора тепловой отпечаток стопы космонавта, для этого устанавливают тепловизор в сторону экранируемой поверхности перпендикулярно к ней на расстоянии 1 м, настроенного на инфракрасное исследование в диапазоне температур +25 - +36°С, получают цветное изображение отпечатка стопы на экране тепловизора, фотографируют его, затем в условиях моделирования длительного космического полета получают изображение отпечатков подошв многократно еженедельно в условиях искусственного оказания в течение 30 секунд внешнего давления на стопу с величиной, равной значению давления, оказываемого до начала моделирования космического полета, каждое очередное исследование проводят в одно и то же время суток, снимки тепловых отпечатков стоп передают в центр управления полетами, где их архивируют в виде атласа термокарт отпечатков стоп, обрабатывают с помощью компьютера и анализируют динамику локальной температуры теплового следа каждой стопы космонавта, при отсутствии изменений картины инфракрасной плантографии стоп выдают заключение о достаточной адаптации космонавта к длительным межпланетным пилотируемым полетам, при выявлении на термокартах новых зон локальной гипертермии, в которых температура превышает исходные значения более чем на 0,1°С, выдают заключение о недостаточной адаптации космонавта к длительному межпланетному пилотируемому полету.

В предложенном способе за счет начала исследования не менее чем за сутки до начала моделирования полета в условиях нормального атмосферного давления и силы гравитации Земли, повышается точность способа, поскольку обеспечивается получение инфракрасных термокарт с исходными знаениями локальной температуры тепловых отпечатков стоп космонавтов. Наличие этих термокарт позволяет с высокой точностью проводить в последующем сравнительный анализ термокарт, полученных в последующем на разных стадиях моделирования длительного космического полета.

За счет получения изображения отпечатков стоп космонавтов с помощью тепловизора повышается точность способа и расширяется сфера применения. Дело в том, что инфракрасное изображение отпечатка стопы космонавта позволяет получить данные о геометрических параметрах отпечатков стоп и оценить локальную температуру различных участков подошв стоп космонавтов.

Использование поверхности с температурой ниже выявленного минимального значения локальной температуры подошв космонавта более чем на 0,1°С повышает точность способа, поскольку использование исследуемой поверхности, более холодной, чем поверхность стопы космонавта, является необходимым условием получения тепловых отпечатков стоп.

Просьба космонавту встать на экранируемую поверхность на 30 секунд поочередно каждой стопой для получения с нее тепловых отпечатков, регистрация одновременно с этим значения давления, оказываемого поверхностью стопы на исследуемую поверхность стопы, фотографирование с помощью тепловизора этой поверхности сразу после удаления с нее стопы для получения теплового отпечатка стопы космонавта повышает точность способа, поскольку указание точной продолжительности времени контакта стопы с исследуемой поверхностью обеспечивает стандартность процедуры и стандартность конвекционной передачи тепла на нее со стороны стопы. Длительность стояния на поверхности на протяжении 30 секунд является достаточным и оптимальным для оценки адаптации к длительным космическим полетам.

Дело в том, что реальная нагрузка на стопы, создаваемая весом тела человека, в реальных условиях не ложится в равной степени на обе стопы. Так, при ходьбе, беге, прыжках стопы поочередно и многократно испытывают нагрузку веса тела человека. Кроме того, даже в условиях покоя, когда человек длительно стоит на обеих ногах, он вынужденно периодически меняет опорную ногу, тем самым перенося нагрузку веса своего тела с одной стопы на другую. В связи с этим получение теплового отпечатка стопы после 30-секундного стояния исследуемого на одной ноге в условиях равновесия тела позволяет смоделировать реальную нагрузку, которую испытывает стопа человека в повседневной жизни, что повышает точность способа. Важно отметить, что отсутствие необходимости осуществлять сгибательные и разгибательные движения в суставах стоп повышает безопасность и точность способа за счет исключения ятрогенного повреждения суставов в случае их заболеваний, а также за счет ошибочного выявления локальной функциональной или патологической гипертермии в области «работающих» суставов.

За счет одновременной регистрации значения давления, оказываемого поверхностью стопы на исследуемую поверхность, повышается точность, эффективность и применимость способа в условиях моделирования длительных космических полетов. Дело в том, что полученное исходное значение давления будет использовано в качестве эталона, который будет применен в качестве стандартной величины внешнего давления, оказываемого на стопу космонавта в условиях моделирования полета при изменноом газовом давлении и сил гравитации. Стандартизация внешнего воздействия на стопу космонавта позволит исключить влияние внешних изменяющихся факторов.

Устанавливание тепловизора в сторону экранируемой поверхности перпендикулярно к ней на расстоянии 1 м, настроенного на инфракрасное исследование в диапазоне температур +25 - +36°С, повышает точность и безопасность, поскольку, с одной стороны, исключает ушиб мягких тканей космонавта о прибор и поломку тепловизора, с другой стороны, обеспечивает получение стандартных термокарт со стандартным диапазоном исследуемой температуры, который является оптимальным для диагностических исследований в медицине (Urakov A.L., Kasatkin А.А., Urakova N.A., Ammer K. Infrared thermographic investigation of fingers and palms during and after application of cuff occlusion test in patients with hemorrhagic shock. Thermology International. 2014. V. 24. N 1. P. 5-10).

Получение цветного изображения отпечатка стопы на экране тепловизора, фотографирование его в норме, а затем в условиях моделирования длительного космического полета многократно еженедельно, проведение каждого очередного исследования в одно и то же время суток, в условиях искусственного оказания в течение 30 секунд внешнего давления на стопу с величиной, равной значению давления, оказываемого до начала моделирования космического полета, повышает точность способа, поскольку стандартизирует исследование, минимизирует влияние внешних факторов, исключает влияние суточного ритма по неведению и позволяет сравнивать полученные результаты с контрольными (предварительными) результатами.

Кроме того, регулярные еженедельные исследования позволяют своевременно выявить изменения адаптации стоп космонавтов к различным стадиям моделирования космического полета.

Передача снимков тепловых отпечатков стоп в центр управления полетами, архивирование их в виде атласа термокарт отпечатков стоп, обрабатывание с помощью компьютера и анализирование динамики локальной температуры теплового следа каждой стопы космонавта повышает точность и удобство способа, поскольку обеспечивает использование высокоточного оборудования и высококлассных специалистов, которые отсутствуют на космическом корабле.

Выдача заключения о достаточной адаптации космонавта к длительному межпланетному пилотируемому космическому полету при отсутствии изменений картины инфракрасной плантографии стоп основана на стабильном сохранении теплового отпечатка стопы, что может быть только при отсутствии изменений в стопе типа плоскостопия, трещин, мозолей, заусениц и иных воспалительных очагов в коже, подкожно-жировой клетчатке, в связках, скелетных мышцах, суставах и в костях.

Выдача заключения о недостаточной адаптации космонавта к длительному межпланетному пилотируемому полету при выявлении на термокартах новых зон локальной гипертермии, в которых температура превышает исходные значения более чем на 0,1°С, основана на том, что в указанных условиях зона локальной гипертермии свидетельствует о наличии локального воспаления.

Дело в том, что в условиях моделирования длительных космических полетов с измененными условиями газового давления и гравитации, а именно в условиях невесомости, у космонавтов развивается плоскостопие. Этому также способствуют изменения водно-электролитного баланса космонавтов. В связи с этим осуществление космонавтами физических упражнений на «космических» тренажерах (беговой дорожке) при исчерпании резервов адаптации может привести к появлению новых очагов соприкосновения подошв стоп с опорой под давлением. При превышении нагрузки, к которой адаптированы данные участки стоп космонавтов, в них может развиваться повреждение, сопровождающееся развитием воспаления. Кроме того, изменение формы, а значит и размеров стопы (увеличение - при поперечном плоскостопии), приведет к тому, что размеры используемой космонавтом спортивной обуви могут оказаться меньше размеров стопы и при выполнении упражнений на тренажерах могут возникать очаги повышенного трения стопы с обувью. Это в свою очередь может привести к образованию на стопе не только мозолей, но воспаления кожи и других мягких тканей, а в случае повреждения их целостности в воспаление могут быть вовлечены и твердые ткани, например кости. В связи с этим своевременное выявление локальной гипертермии в этих участках подошв стоп космонавтов позволит избежать опасных осложнений.

Определение динамики локальной температуры по инфракрасной плантографии во время длительного межпланетного пилотируемого полета и физических упражнений позволяет оценить адаптацию человека к условиям космического корабля, поскольку при наличии у космонавта достаточных резервов адаптации изменений в тепловых отпечатках стоп не происходит. С другой стороны, при исчерпании резервов адаптации к условиям космического полета повышение температуры в стопе и появление в ней зоны локальной гипертермии возникает вследствие локального воспаления, которое развивается как местная защитная реакция на повреждение мягких тканей в участках стопы, ранее не получавших физическую нагрузку. Поэтому во время регулярно повторяющихся нагрузок на стопу у наиболее тренированных космонавтов «включаются» резервы адаптации в стопе, для того, чтобы она легко «пережила» угрожающие ей следующие периоды физической нагрузки и сохранила нормальные взаимоотношения стопы с поверхностью, на которой стоит космонавт. Поэтому нормальные тепловые следы-отпечатки стоп космонавтов «демонстрируют» наличие резервов адаптации к космическому полету. С другой стороны, при плохой адаптации стопы космонавта к повторным физическим нагрузкам в условиях космического полета температура в зонах стопы, ранее не тренированной к физической нагрузке, повышается более значительно, чем в тренированных ранее участках стопы.

Таким образом, инфракрасное исследование динамики тепловых отпечатков стоп космонавтов после физических упражнений, искусственно организуемых во время длительных космических полетов, позволяет определить резервы адаптации космонавта к ним.

Способ осуществляют следующим образом (по аналогии способа проведения наземного эксперимента, моделирующего пилотируемый полет к Марсу (RU 2348572). Для моделирования длительного пилотируемого космического полета используют наземный экспериментальный марсианский комплекс, включающий оснащенные системами жизнеобеспечения обитаемые автономные герметичные модули, корпусы которых рассчитаны на поддержание внутреннего давления 0,6-1,2 атмосфер и выполнены с возможностью изоляции членов экипажа от внешней среды на заданную длительность эксперимента и исполнительные системы, моделирующие среду обитания автономных герметичных модулей, а также обеспечивают влияние на космонавтов факторов, присущих динамике межпланетного перелета, в частности воздействию разных уровней гравитации и атмосферного давления, а также физическим упражнениям на «космических» тренажерах (беговой дорожке). За 24 часа до начала моделирования условий длительного космического полета, в условиях нормального атмосферного давления и гравитации Земли, у участника эксперимента просят оголить подошвы стоп и очищают экранируемую поверхность, с помощью тепловизора определяют в них локальную температуру, придают температуру поверхности ниже выявленного минимального значения локальной температуры подошв космонавта более чем на 0,1°С, фиксируют время проведения температурного исследования. Для получения тепловых следов-отпечатков подошв на экранируемой поверхности просят космонавта встать на нее на 30 секунд поочередно каждой стопой, одновременно регистрируют значение давления, оказываемого поверхностью стопы на исследуемую поверхность. Сразу же после удаления стопы с исследуемой поверхности регистрируют на ней с помощью тепловизора тепловой отпечаток стопы космонавта. Для этого устанавливают тепловизор в сторону экранируемой поверхности перпендикулярно к ней на расстоянии 1 м. Тепловизор используют настроенным на инфракрасное исследование в диапазоне температур +25 - +36°С. Получают на экране тепловизора цветное изображение отпечатка стопы с экранируемой поверхности, фотографируют тепловой след-отпечаток. Затем в условиях моделирования длительного космического полета получают изображение отпечатков подошв многократно еженедельно в условиях искусственного оказания в течение 30 секунд внешнего давления на стопу с величиной, равной значению давления, оказываемого до начала моделирования космического полета. При этом каждое очередное исследование проводят в одно и то же время суток. Снимки тепловых отпечатков стоп передают в центр управления полетами, где их архивируют в виде атласа термокарт отпечатков стоп (Рис. 1).

В центре управления полетами обрабатывают полученные данные с помощью компьютера и анализируют динамику локальной температуры теплового следа каждой стопы космонавта. При отсутствии изменений картины инфракрасной плантографии стоп выдают заключение о достаточной адаптации космонавта к длительным межпланетным пилотируемым полетам, при выявлении на термокартах новых зон локальной гипертермии, в которых температура превышает исходные значения более чем на 0,1°С, выдают заключение о недостаточной адаптации космонавта к длительному межпланетному пилотируемому полету.

Пример. При оценке адаптации космонавта К. к длительному космическому полету в условиях многодневного проведения наземного эксперимента, моделирующего пилотируемый полет к Марсу, включающего в себя моделирование стадий полета, стадию адаптации космонавта к летательному аппарату и стадию адаптации к моделям стадий полета к Марсу и возвращения на Землю, было решено провести оценку устойчивости его стоп к новым условиям и искусственным факторам воздействия посредством традиционной плантографии. Для этого попросили космонавта через неделю после начала моделирования полета встать босиком на двух ногах в вертикальном положении на горизонтальную поверхность, получили физические отпечатки обеих стоп, измерили на полученных отпечатках длины, ширины стоп и углы латерального отклонения первых пальцев. После этого сравнили полученные данные с данными, считающимися нормальными, и выдали оценку по ним о степени поперечного распластывания стоп. На основании полученных результатов было выдано заключение о нормальной адаптации космонавта к космическому полету. Однако устойчивость космонавта к более длительному моделируемому космическому полету осталась неизвестной. Это исключало качественную подготовку космонавта к длительному пилотируемому космическому полету и высокую точность и безопасность тренировки космонавта и профилактики дезадаптации космонавта к условиям полета.

В связи с этим решено было применить разработанный способ инфракрасной оценки адаптации космонавтов к длительным межпланетным пилотируемым полетам. Для этого за 24 часа до планируемого начала моделирования космического полета, а затем еженедельно в одно и то же время суток после начала моделирования полета применяли многократно разработанную функциональную пробу и производили фотографирование с помощью тепловизора тепловых следов-отпечатков стоп космонавта, оставленных на экранируемой поверхности. При этом в первый день, а затем еженедельно исследование проводили в 9 часов утра после 2-часовых физических упражнений. При этом во время каждой очередной оценки регистрировали термокарту следов-отпечатков обеих стоп. Для этого с помощью тепловизора определяли локальную температуру подошвы стоп и экранируемой поверхности, а затем использовали эту поверхность с температурой ниже выявленного минимального значения локальной температуры подошв космонавта более 0,1°С. Для получения тепловых отпечатков подошв на экранируемой поверхности просили космонавта встать на нее на 30 секунд поочередно каждой стопой. При этом одновременно с этим регистрировали значение давления, оказываемого поверхностью стопы на исследуемую поверхность. Сразу после удаления стопы с исследуемой поверхности регистрировали на ней с помощью тепловизора тепловой отпечаток стопы космонавта. Для этого устанавливали тепловизор в сторону экранируемой поверхности перпендикулярно к ней на расстоянии 1 м, настроенный на инфракрасное исследование в диапазоне температур +25 - +36°С. Затем проводили функциональную пробу многократно еженедельно в условиях искусственного оказания в течение 30 секунд внешнего давления на стопу с величиной, равной значению давления, оказываемого до начала моделирования космического полета. При этом каждое очередное исследование проводили в 9 часов утра. Получали цветное изображение отпечатка стопы на экране тепловизора, фотографировали его, снимки тепловых отпечатков стоп передавали в центр управления полетами, где их архивировали в виде атласа термокарт отпечатков стоп, обрабатывали с помощью компьютера и анализировали динамику локальной температуры теплового следа каждой стопы космонавта.

При этом было установлено, что за сутки до начала моделирования космического полета, в первую, вторую, а затем в каждую последующую неделю на протяжении первого месяца тепловые следы-отпечатки правой и левой стоп космонавта оставалась стабильными без существенных изменений. При этом было сделано заключение о наличии хорошей адаптации космонавта к длительному космическому полету и была продолжена стандартная подготовка его к полету, к выходу на поверхность Марса и к возвращению на Землю при еженедельном тепловизорном мониторинге тепловых следов-отпечатков стоп космонавта, отправлении полученных данных в центр управления полетами, архивировании их, анализе и еженедельном заключении об адаптации космонавта к условиям полета.

Последующее наблюдение за космонавтом показало, что космонавт провел весь требуемый период времени космическом корабле в модельных условиях без заусениц, трещин кожи стоп, без дерматита, миозита, артрита, остеомиелита в области стопы и без плоскостопия, выполнил все физические упражнения и запланированные эксперименты на «хорошо» и «отлично», а после завершения эксперимента у него отсутствовало плоскостопие.

Таким образом, предложенный способ за счет курсового многократного определения динамики локальной температуры стоп космонавта после разработанного функционального теста, осуществляемого в одно и то же время суток после завершения физических упражнений, позволяет повысить эффективность, безопасность и точность инфракрасной оценки адаптации космонавта к условиям длительного космического полета.

Способ инфракрасной оценки адаптации космонавтов к длительным межпланетным пилотируемым полетам, включающий моделирование стадий полета, стадии адаптации космонавтов к летательному аппарату и к моделям стадий полета на Марс и возвращения на Землю, при котором участников эксперимента подвергают воздействию окружающей их среды непрерывно на протяжении многих суток в условиях изменяющегося газового давления и гравитации, при этом проводят функциональную пробу, получают изображение отпечатков их подошв на экранируемой поверхности при расположении космонавта на ней стоя босиком в вертикальном положении, измеряют геометрические и физические параметры полученных отпечатков, анализируют полученные данные и выдают заключение, отличающийся тем, что исследование начинают не менее чем за сутки до начала моделирования полета в условиях нормального атмосферного давления и силы гравитации Земли, для этого с помощью тепловизора определяют локальную температуру подошвы стоп и экранируемой поверхности, используют эту поверхность далее с температурой ниже выявленного минимального значения локальной температуры подошв космонавта более чем на 0,1°C, для получения отпечатков подошв на экранируемой поверхности просят космонавта встать на нее на 30 секунд поочередно каждой стопой, одновременно регистрируют значение давления, оказываемого поверхностью стопы на исследуемую поверхность, сразу после удаления стопы с исследуемой поверхности регистрируют на ней с помощью тепловизора тепловой отпечаток стопы космонавта, для этого устанавливают тепловизор в сторону экранируемой поверхности перпендикулярно к ней на расстоянии 1 м, настроенного на инфракрасное исследование в диапазоне температур +25-+36°C, получают цветное изображение отпечатка стопы на экране тепловизора, фотографируют его, затем в условиях моделирования длительного космического полета получают изображение отпечатков подошв многократно еженедельно в условиях искусственного оказания в течение 30 секунд внешнего давления на стопу с величиной, равной значению давления, оказываемого до начала моделирования космического полета, каждое очередное исследование проводят в одно и то же время суток, снимки тепловых отпечатков стоп передают в центр управления полетами, где их архивируют в виде атласа термокарт отпечатков стоп, обрабатывают с помощью компьютера и анализируют динамику локальной температуры теплового следа каждой стопы космонавта, при отсутствии изменений картины инфракрасной плантографии стоп выдают заключение о достаточной адаптации космонавта к длительным межпланетным пилотируемым полетам, при выявлении на термокартах новых зон локальной гипертермии, в которых температура превышает исходные значения более чем на 0,1°C, выдают заключение о недостаточной адаптации космонавта к длительному межпланетному пилотируемому полету.