ГЛАВА V Жизнеобеспечение в космосе

Киборг

Теоретически существует возможность замены полузамкнутой системы жизнеобеспечения, регенеративных подсистем и сублимированной космической пищи. Это радикальная замена, и, тем не менее, она технически осуществима путем создания соответствующего кибернетического организма — киборга. Говоря словами М. Клайнса, который совместно с Н.С. Клином разрабатывает эту идею, киборг — «совокупность экзогенных компонентов, расширяющих пределы функции саморегулирования организма, чтобы адаптировать его к новым условиям окружающей среды». Киборг — детище техники и биологии, которых соединила космонавтика. «Экзогенные компоненты» — это химические и электромеханические устройства, которые введены в тело человека, подсоединены к его системе гомеостаза и функционируют автоматически как ее часть. Новые окружающие условия в данном случае — это поверхность планет, вакуум глубокого космоса и др.

Являясь предельно усовершенствованным вариантом разработки систем человек — машина, киборг идеально подходит для космических исследований, поскольку он может адаптироваться к самым разнообразным новым условиям окружающей среды и в то же время сохранять свойства земного организма. Другими словами, человек модифицируется механически и химически, чтобы функционировать в совершенно необычных и не приспособленных для жизни физических условиях, например атмосферы Венеры или Юпитера. После окончания космического полета он снова может ремодифицироваться, вернуться к своей первоначальной форме и функционировать по-прежнему. Клайнс и Клин считают, что создание на космическом корабле земного микроклимата, как это описано в главе VIII, является временным и не наилучшим способом поддержания жизни человека в космосе. Эти ученые разрабатывают некое подобие системы жизнеобеспечения для рыб, позволяющей последним жить на суше в результате того, что их жабры снабжаются водой из перезаряжаемого источника воды. Чтобы стать истинным обитателем космоса, человек должен жить в космосе без какого-либо ограниченного, как любая модель, воспроизведения тех атмосферных условий, в которых происходила эволюция человека на Земле.

Идея киборга ближе к технической реализации, чем мы, может быть, думаем. В Центральном институте усовершенствования врачей в СССР несколько лет назад в опытах на собаках успешно заменили седалищные и блуждающие нервы тонкими танталовыми проволочками. В 1967 году в Кейптауне Кристиан Бернард впервые осуществил пересадку сердца у человека. В странах Европы и Америки ученые успешно работают над созданием внутреннего искусственного сердца. В медицинской практике стало обычным применение таких биохимически инертных пластмасс и металлов, как тефлон, титан, сплавы хрома с кобальтом и нержавеющая сталь, для создания искусственных клапанов сердца, сухожилий, кровеносных сосудов, трахей, пищевода и костных суставов. Только в США 250 000 человек имеют в своем теле части различных органов, изготовленные из кремнийорганических соединений.

Для обеспечения нормальной работы «чужого» сердца в тело человека вживляют электростимулятор, питаемый от батареи, которую можно подзаряжать без проводов энергией радиоволн коротковолнового диапазона. Успехи микроминиатюризации электронных схем говорят о том, что практически вполне осуществимо создание слуховых аппаратов, которые целиком помещаются в ухе. Такие микроминиатюрные схемы можно использовать и в усилителях для киборга.

Рис. 67. Мышь с капсулой-насосом Роузе. Существует гораздо меньших размеров микронасосы, с помощью которых в организм человека можно медленно вводить лекарственные препараты очень малыми дозами. Такого типа насосы можно использовать в условиях космического полета, исключив благодаря им громоздкие системы жизнеобеспечения

Примером устройств, которые можно использовать, чтобы химическим путем регулировать физиологические функции киборга, является капсула-насос Роузе. В ней используется осмотическое давление, чтобы очень медленно и очень маленькими дозами вводить в организм лекарства. Например, с помощью этой капсулы можно в течение 200 дней вводить в организм лекарства со скоростью 0,01 мл в день (см, фото вверху). Такого типа устройства можно вживлять в организм (имплантировать). Например, такие капсулы вместе с соответствующими чувствительными элементами (датчиками) и цепью обратной связи в микроминиатюрном исполнении можно ввести в систему автономной регуляции организма. Результаты измерения с помощью датчиков систолического кровяного давления сравниваются с определенной заданной величиной, и полученная разность используется, чтобы регулировать введение в кровеносную систему сосудорасширяющего препарата. Аналогично этому с помощью датчика дозы облучения можно регулировать введение противолучевых препаратов.

Рис. 68. Экспериментальный экзоскелетон, помогающий человеку поднимать очень тяжелые грузы и снимающий, таким образом, со скелетной системы большие нагрузки, возможные в условиях повышенной гравитации (по сравнению с земной

Предположим, что продолжительное пребывание в условиях невесомости вызывает у космонавта чрезмерную потерю способности ориентироваться. В таком случае вероятно, у него можно отсоединить ушной лабиринт или заполнить полукружные каналы буферным веществом.

Чтобы поддерживать в организме человека необходимый водный баланс, киборг может перерабатывать мочу, прогоняя ее через устройство, которое будет превращать мочу в углекислый газ и аммиак и возвращать воду в кровеносную систему. Сегодня врачи применяют такие внутренние шунты, как шунт Холтера, для лечения больных водянкой мозга. Этот шунт отводит лишнюю жидкость из мозга человека прямо в правое предсердие. Чтобы вводить кислород непосредственно в кровь, можно использовать какие-либо препараты или «вмонтированные» непосредственно в тело человека устройства, которые расщепляют углекислый газ на кислород и углерод. При использовании такой системы отпадает необходимость в легких.

На планетах с большей, чем на Земле, силой гравитации, например на Сатурне, человек будет страдать от слабости своей скелетно-мышечной системы, В этом случае ему может помочь металлический или пластмассовый экзоскелетон, который расположен снаружи тела человека и питается усиленной энергией миоэлектрических сигналов, вырабатываемых мышцами. В настоящее время в США разрабатывают экзоскелетоны, которые можно приспособить для киборга. Модель такого экзоскелетона изображена на рис. 68.

В ряде стран в последней стадии разработки находятся питаемые электроэнергией искусственные конечности. Югославский ученый Р. Томовик и его сотрудники сконструировали протез руки с питанием от батареи и с системой обратной связи, которая работает так точно, что человек может поднимать этой рукой стакан из тонкого стекла, не ломая его. Советские ученые В.С. Гурфинкель и А.Е. Кобринский разработали аналогичный протез руки, с помощью которого человек может переносить легкие сосуды или поднимать предметы весом до 4 кг. В СССР в Центральном научно-исследовательском институте протезирования и протезной промышленности разработаны протезы рук, питаемые миоэлектричеством с напряжением всего лишь 100 мкв.

Все эти достижения протезирования и хирургии, а также все возрастающий интерес к инженерной биологии говорят о том, насколько мы в действительности близки ко многим из тех методов, которые необходимы для создания киборга как средства адаптации человека с его уникальным мозгом и способностями к непривычным условиям планет, лежащих за пределами солнечной системы.

Далее…

Автор в самом общем виде затрагивает весьма сложный вопрос искусственного введения в организм регулирующих технических систем. Над этим в настоящее время только начинают работать ученые. — Прим. ред.