В.А. Росляков Доктор медицинских наук, старший научный сотрудник, полковник медицинской службы в отставке.

А.С. Кондратьев Кандидат технических наук,, старший научный сотрудник, подполковник запаса.

В авиационной офтальмологии к началу реализации программы космических полетов были проведены базовые исследования, раскрывающие особенности зрительной работы применительно к авиационному полету. Полученные результаты позволили прогнозировать специфику некоторых видов операторской деятельности в условиях полета. Так, постоянно действующим фактором обитания пилотов является пребывание в среде искусственной атмосферы. При этом становится важным изучение функций человека, в том числе и органов чувств, в условиях как гипоксии, так и гипероксии. В этой связи следует отметить работы Н.А. Вишневского и Б.А. Цырлина (1935-1936) о влиянии гипоксии на цветовое зрение. Ими было выявлено нарушение цветоощущения у испытуемых при подъеме в барокамере на высоту 6000 м. Подобные же работы были проведены в 1939 г. Н.А. Вишневским и Е.М. Белостоцким.

Влияние гипероксии на функции зрительной системы исследовано в работе Ю.В. Каменщикова и М.И. Вакара (1962). Авторы обнаружили незначительное угнетающее действие чистого кислорода при длительном дыхании. Дыхание чистым кислородом в течение 2,5 ч приводило к снижению функции цветового зрения на 12-15% и скорости зрительного восприятия - на 10-16%. Что касается остроты зрения и критической частоты слияния мельканий, то эти функции почти не испытывали изменений даже при дыхании чистым кислородом под избыточным давлением.

Применительно к активному участку полета космического корабля могли быть использованы результаты работы А.Б. Флеккеля и Э.В. Маруханяна, а также Ю.П. Петрова. Исследования, выполненные на центрифуге при участии человека, показали определенную закономерность изменения остроты зрения в зависимости от величины и длительности радиального ускорения. У всех обследуемых абсолютное значение остроты зрения при максимальном ее снижении составляло 0,7 для ускорений 4g и 0,5 - для 5 g. Ю.П. Петровым и другими (1958) было обнаружено изменение остроты зрения под влиянием вибрации. Выявлено, что при амплитуде 0,4 мм острота зрения практически не нарушалась. Увеличение амплитуды вибрации повышало степень изменения остроты зрения. При этом выявлена прямая зависимость снижения остроты зрения от амплитуды вибрационного колебания. Наибольшее снижение остроты зрения наблюдалось при воздействии вибрации частотой 20 и 30 Гц. В случае увеличения частоты отмечалось несколько меньшее влияние вибрации на остроту зрения. Однако при частоте 60 Гц вновь проявлялась тенденция к снижению остроты зрения. Были изучены механизмы нарушения зрительных функций на большой высоте. Работами В.В. Барановского, А. Б. Флеккеля, В.В. Преображенского, М.Г. Козырьковой (1955, 1957, 1959, 1960, 1965) было показано, что в условиях безориентирного пространства возникает функциональная близорукость, которая и является причиной ограничения дальности обнаружения.

Исследования воздействия физических факторов полета на состояние зрительных функций проводились в ряде работ отдела. Так, исследованиями В.В. Преображенского (1955), А.Б. Флеккеля и Ю.В. Каменщикова (1963) были установлены зависимости изменения зрительных функций от величины избыточного давления кислорода во вдыхаемом воздухе и длительности экспозиции.

Калиброметрию сосудов сетчатой оболочки глаза человека после воздействия перегрузок проводят Ю.П. Петров и Ю.В.Каменщиков.

Исследования по экспертизе органа зрения и определению критериев годности летного состава по состоянию зрительных функций начались в 1948 гг. Под руководством Е.М. Белостоцкого (1948, 1949), а затем В.В. Барановского (1951, 1955, 1957, 1964) развернулась широкая планомерная работа по изучению механизмов пространственной ориентировки, и в частности по зрительной оценке расстояния. Были определены основные факторы, влияющие на оценку расстояния. В.В. Барановским была разработана принципиально новая классификация пространственного зрения. Это дало возможность внести изменения в статьи расписания болезней, определяющих годность к поступлению в летные училища, и экспертизы летного состава по пространственному зрению. Большая работа по изучению пространственного зрения у летного состава, проведенная под руководством В.В. Барановского, была обобщена им в диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук (1960).

Исследования, проведенные Ю.В. Каменщиковым (1964), позволили установить корреляцию между качеством летной работы и величинами порогов пространственного зрения и рекомендовать прибор В.В. Барановского для исследования пространственного зрения в практике врачебно-летной экспертизы.

Большая работа по уточнению требований к цветовому зрению была проведена А.Б. Флеккелем (1954, 1955, 1956, 1958). На основании работ, проведенных в этом направлении, была уточнена методика исследования цветового зрения с помощью полихроматических таблиц профессора Е.Б. Рабкина, определена возможность допуска к летной работе лиц с незначительными аномалиями цветового зрения и внесены соответствующие изменения в расписание болезней, определяющие годность к летной работе. Кроме того, было рекомендовано использование во врачебно-летной экспертизе нового аномалоскопа, разработанного в Государственном оптическом институте, позволяющего кроме аномалии цветового зрения определять состояния остроты цветоразличения по трем цветодифференцирующим системам.

И.Д. Семикопным (1958) был разработан новый прибор для исследования ночного зрения, который сменил заслуженный, но устаревший прибор Кравкова-Вишневского.

Работами сотрудников отдела были определены основные направления совершенствования врачебно-летной экспертизы органа зрения с учетом перспективы развития авиационной и космической техники. Результаты работ были использованы при написании специальной инструкции по медицинскому освидетельствованию кандидатов в отряд космонавтов.

К началу 60-х гг. был накоплен определенный материал о влиянии факторов космического полета на организм высших животных, полученный в экспериментах с использованием вертикальных ракет. Однако сведений о действии указанных факторов на зрительный анализатор практических не было, так как основным методическим средством его исследования является оценка зрительных функций человека-оператора. Поэтому в рамках исследования физиологических функций человека в условиях невесомости и перегрузок на самолете-лаборатории Ту-104 было начато изучение зрительных функций и состояния кровообращения глаза [6, 7, 12]. В указанной работе использовалась самая передовая по тому времени методика исследования зрительного анализатора. Для изучения мышечного баланса глаза применялась киносъемка в инфракрасном освещении с использованием электронно-оптического преобразователя. Проводилась калиброметрия сосудов сетчатой оболочки глаза человека методом фотографирования глазного дна. Следует отметить, что в сложных условиях невесомости во время полета самолета-лаборатории по параболической кривой эксперименты исследователями проводились на самих себе (Ю.П. Петров, Ю.В. Каменщиков). Были получены первые научные факты. В состоянии невесомости отмечено расширение артерий и вен сетчатой оболочки глаза, снижение отрицательных фузионных резервов, увеличение времени чтения тестовых таблиц, возникновение зрительных иллюзий при рассматривании титров. Кроме того, при отсутствии зрительного контроля у людей проявлялись некоторые постуральные рефлексы.

Опыт первых пилотируемых космических объектов показал, что в условиях невесомости при отсутствии привычных земных зрительных ориентиров возможна дезорганизация взаимодействия анализаторов, обеспечивающих ориентировку человека в трехмерном пространстве. Это нередко сопровождалось симптомами вегетативных расстройств и возникновением иллюзий пространственного положения. К 1962 г. были проведены исследования по выяснению некоторых физиологических закономерностей взаимодействия зрительного, вестибулярного и двигательного анализаторов в условиях, приближающихся к полету. Результаты указанных исследований свидетельствовали о том, что возникновение у космонавтов в полете необычных или неприятных ощущений и реакций обусловлено физиологическими причинами, вытекающими из особенностей функций и взаимодействия афферентных систем организма. Степень их выраженности обусловлена рядом причин, и в первую очередь общим состоянием организма, типологическими особенностями его нервной системы, уровнем подготовки и тренировки космонавта и в особенности продолжительностью полета в условиях невесомости.

В 1963 г. были проведены исследования психофизиологических возможностей оператора в системах управления космического корабля типа «Союз» [8]. От отдела физиологической оптики в работе участвовали В.В. Барановский и Л.Н. Мейер. Изучалась работоспособность зрительного анализатора в процессе работы портативным электронным индикатором, обосновывались психофизиологические требования к световому климату в кабине и окраске помещений космического корабля.

В 1965-1966 гг. были выполнены исследования по обоснованию требований к средствам обеспечения жизнедеятельности и изучению функциональных возможностей членов экипажа космических кораблей специального назначения [9]. В работе принимали участие В.В. Барановский и М.Г. Козырькова. На основе данных литературы и экспериментальных исследований были обоснованы требования к зрительному анализатору космонавтов, совершавших длительные полеты на космических кораблях военного назначения.

В соответствии с длительной программой освоения космоса Главкомом ВВC в 1963 г. был утвержден план разработки общих технических требований ВВС к системам жизнеобеспечения и спасения экипажей космических летательных аппаратов.

В работе среди других НИУ ВВC принял участие и Институт авиационной и космической медицины. В соответствии с этим планом к 1966 г. был разработан проект общих технических и физиолого-гигиенических требований к системам жизнеобеспечения и спасения экипажей космических аппаратов. В части оптико-физиологических исследований были обоснованы требования к освещению кабин и их оборудования, обзору в зависимости от длительности и задач полета [13].

В связи с планируемым выходом космонавтов в открытый космос и созданием скафандров была проведена работа по исследованию зрительной работоспособности космонавтов и нормированию светового режима в подшлемном пространстве скафандра [13]. Было исследовано влияние оптических свойств, формы и конструкции гермошлема скафандра на состояние зрительной работоспособности. В ходе исследований изучены аберрационные свойства остекления, не нарушающие бинокулярное наблюдение при различной длительности зрительной нагрузки. Исследованы функции цветового зрения при изменении цветности остекления, изучена контрастная чувствительность в условиях сумеречной освещенности и при дневном освещении с использованием остекления гермошлемов, имеющих различные коэффициенты светорассеянности. Были определены оптотехнические характеристики, не вызывающие нарушений функциональной устойчивости зрения. Установлен режим оптического диапазона спектра в подшлемном пространстве, обеспечивающий оптимальные условия зрительной деятельности космонавтов и защиты глаз от солнечной радиации. Обоснованы параметры оптимальных условий обзора из гермошлема скафандра. Результаты работы легли в основу медико-технических требований к остеклению и светофильтрам гермошлемов скафандров космонавтов и были использованы при написании «Временных физиолог-гигиенических норм к космическим скафандрам и системам» (раздел «Параметры оптической системы гермошлема»), которые были утверждены в 1976 г. заместителем министра Здравоохранения СССР.

Параллельно с лабораторными исследованиями изучалось состояние функций зрительного анализатора человека в реальных пилотируемых космических полетах. Так, в 1972 г. была завершена работа по летно-конструкторским испытаниям станции «Салют» и кораблей «Союз-10», «Союз-11» в части медико-биологических исследований систем жизнеобеспечения [6]. Исследовались световая, хроматическая и контрастная чувствительность, острота центрального зрения, функция аккомодации и конвергенции, бинокулярное стереоскопическое зрение. Количественно определялись степени нарушения мышечного равновесия.

Было с определенной уверенностью установлено, что острота зрения в процессе полета практически не менялась. Аккомодация и конвергенция (в наблюдениях над тремя космонавтами) изменились в сторону ухудшения у всех испытуемых уже в начале полета. У одного из них отмечены симптомы аккомодационной астенопии. Эти изменения в дальнейшем не прогрессировали, поэтому высказано предположение, что они вызваны воздействием невесомости. Таким образом, результаты экспериментальных исследований в реальных космических полетах подтвердили данные десятилетней давности, полученные в полете на самолете-лаборатории.

С накоплением опыта пилотируемых космических полетов конкретизировались задачи операторской деятельности космонавтов, уточнялись условия и особенности выполнения зрительной работы. В 1973 г. была завершена работа по исследованию основных психофизиологических характеристик деятельности экипажей авиационных космических аппаратов в условиях выполнения некоторых операторских задач [15]. В части оптико-физиологических исследований было проведено моделирование засветов глаз оператора излучением высокой яркости с целью разработки средств защиты глаз операторов авиационных космических аппаратов. Изучались также психофизиологические возможности оператора по зрительному опознанию целей в зависимости от их геометрических параметров и яркости. Конечной целью указанной работы являлась оценка психофизиологических возможностей экипажей космических аппаратов по управлению.

К 1974 г. был накоплен достаточный опыт медицинского обеспечения длительных орбитальных космических полетов. Психофизиологический анализ длительных орбитальных космических полетов выявил снижение разрешающей способности глаз, контрастной чувствительности, восприятия яркости зрительным анализатором [16]. Полученные материалы позволили разработать предложения к проекту руководства по медицинскому обеспечению длительных орбитальных космических полетов.

Был решен ряд частных и общих задач. Так, для успешного решения задач селекции космических целей на фоне звездного неба и освещенной Земли было предложено введение в курс психофизиологической подготовки космонавтов целенаправленных тренировок на стендах типа «Звездное небо», «Земля» и в условиях полета. Обоснованы рекомендации по отбору космонавтов с учетом состояния органа зрения. Так, острота зрения ограничивалась уровнем не ниже 0,9-1,0. Были установлены допустимые границы аномалий рефракции и астигматизма. Проведен анализ световых условий и других особенностей зрительной работы космонавтов.

В связи с созданием многоразовых космических систем перед специалистами отдела физиологической оптики возник ряд задач по их офтальмоэргономическому сопровождению. Эти задачи решались в работе «Исследование основных эргономических характеристик многоразовых космических систем и научно-техническое сопровождение в процессе их развития и создания».

На основе опыта авиационной офтальмологии и экспериментальных исследований были разработаны медико-технические рекомендации по светотехническим условиям деятельности экипажа, а также по внутрикабинному освещению и сигнализации. Проведено нормирование уровней внутрикабинной освещенности с учетом специфики зрительной работы при выполнении тех или иных операций в орбитальном полете и на этапе снижения в атмосфере и посадки. Даны рекомендации по обзору и остеклению, а также по обеспечению защиты от солнечного света и перепадов яркости.

На последующих этапах разработки и создания многоразовых космических систем (НИР «Медико-техническое сопровождение разработки и создания средств системы обеспечения жизнедеятельности и медико-биологического оборудования орбитального корабля многоразовой космической системы», 1983 [18]; «Медико-техническое сопровождение разработки и создания многоразовой системы «Буран», 1984 [19]) были разработаны проекты документов программно-методического плана и научно-методического обеспечения испытаний конкретных бортовых систем.

Сформированные медицинские предложения были направлены на повышение зрительной работоспособности и обеспечение оптимальных условий восприятия визуальной информации членами экипажа многоразового космического корабля «Буран».

Киносъемка глаза человека в инфракрасном освещении проводится у испытателя А.И. Иванова.

К 1984 г. история пилотируемых космических полетов насчитывала уже почти четверть века. За этот период значительные успехи были достигнуты во многих областях науки, в том числе в колориметрии - области знаний по измерению цвета. Эти достижения позволили усовершенствовать качество визуальных инструментальных наблюдений из космоса с целью обнаружения и идентификации наземных и морских объектов. Для выполнения подобного рода работ были созданы специальные колориметры и табличные образцы цвета, аттестованные в международной колориметрической системе. Это открывало перспективу увеличения точности, повышения надежности и воспроизводимости космических наблюдений и экспериментов. В 1984-1985 и в 1986-1988 гг. были выполнены специальные научно-исследовательские работы [20]. Проведен комплексный анализ психофизиологических возможностей космонавта при проведении испытаний визуально-инструментальных цветных объектов. При этом исследования выполнялись на специальных стендах, моделирующих деятельность космонавта-оператора, включая использование штатных бортовых колориметров.

В результате проведенных исследований выявлены закономерности зависимости точности колориметрических измерений от цветовых параметров объекта и времени его наблюдения в поле зрения оператора. Разработана методика профессионального подбора операторов к проведению цветовых измерений, позволяющая (по данным экспериментов) существенно повысить прогнозируемую точность колориметрических измерений.

Проведен комплекс полунатурных и натурных (на борту станции «Салют-7») экспериментов, направленных на оценку динамики цветоразличительной функции человека в условиях неблагоприятного воздействия невесомости. Кроме того, была выполнена эргономическая оценка штатных бортовых колориметров.

Результаты работы позволили обосновать психофизиологические рекомендации по профессиональному подбору и подготовке космонавтов-операторов, выполняющих задачу по идентификации цветных наземных объектов из космоса. Наряду с этим разработаны медико-технические требования к приборам, предназначенным для проведения визуально-инструментальных наблюдений цветных объектов из космоса.

1. Авиационная офтальмология / Под ред.В.В. Барановского.- М., ВВС, 1967.- 117с.

2.Барановский В.В.Зрительная оценка расстояния в полете: Дисс. канд. мед. наук. - М.: НИИИАКМ, 1960.

3.Барановский В.В., Емельянов М.Д., Кузнецов И.Г.О взаимодействии анализаторов в условиях полета на самолетах и космических кораблях// Журн. высш. нервн. деят. - 1962. - № 6. - С. 1001-1010.

4.Барановский В.В.Основные направления в авиационной и космической офтальмологии //Авиационная и космическая медицина. - 1963. - С. 60-63.

5. Видные деятели авиационной медицины и психологии / Под ред.В.А. Пономаренко.- М.: Воениздат, 1992. - 88 с.

6.Петров Ю.П., Каменщиков Ю.В.Летные исследования на самолете ЛЛ Ту-104 физиологических функций человека в условиях невесомости и перегрузок. Отчет НИИИАКМ. - 1962.

7.Исаков П.К., Петров Ю.П., Каменщиков Ю.В.Изучение влияния невесомости на организм. Отчет НИИИАКМ. - 1963.

8.Барановский В.В., Мейер Л.И.Исследование психофизиологических возможностей оператора в системах управления космического корабля типа «Союз». Отчет НИИИАКМ. - 1964.

9.Барановский В.В., Козырькова М.Г.Обоснование средств обеспечения жизнедеятельности и исследование функциональных возможностей членов экипажа космических кораблей. Отчет НИИИАКМ. - 1966.

10.Петров Ю.П.Разработка общих технических требований ВВС к системам жизнеобеспечения и спасения экипажей космических летательных аппаратов. Отчет НИИИАКМ. - 1966.

11.Петров Ю.П.Некоторые вопросы физиологической оптики в авиационной медицине // Вестн. офтал. - 1967. - № 5. - С. 77-80.

12.Петров Ю.П.Влияние факторов космического полета на зрительные функции // Физиология зрения в нормальных и экстремальных условиях. - Л.: Медицина, 1969. - С. 124-127.

13.Петров Ю.П., Лекарев А.В.Исследование зрительной работоспособности космонавтов и нормирование светового режима в подшлемном пространстве скафандра. Отчет НИИИАКМ. - 1971.

14.Петров Ю.П.Отчет о результатах летно-конструкторских испытаний станции «Салют» и кораблей «Союз-10, 11» по медико-биологическим исследованиям и системам жизнеобеспечения. Отчет НИИИАКМ. - 1972.

15.Хачатурьянц Л.С., Иванов Е.А., Петров Ю.П., Карелина Л.Н.Исследование основных психофизиологических характеристик деятельности экипажей авиационных космических аппаратов. Отчет НИИИАКМ. - 1973.

16.Петров Ю.П., Козырькова М.Г.Разработка предложений к проекту Руководства по медицинскому обеспечению длительных орбитальных космических полетов. Отчет НИИИАКМ. - 1974.

17.Васильев П.В., Хачатурьянц Л.С., Бодров В.А., Каменщиков Ю.В., Кондратьев А.С.Исследование основных эргономических характеристик многоразовых космических систем и научно-техническое сопровождение в процессе их развития и создания. Отчет НИИИАКМ. - 1978.

18.Пестов И.Д., Каменщиков Ю.В., Кондратьев А.С., Бутурлин А.И. Медико-техническое сопровождение разработки и создания средств системы обеспечения жизнедеятельности и медико-биологического оборудования орбитального корабля многоразовой космической системы. Отчет НИИИАКМ. - 1983.

19.Васильев П.В., Каменщиков Ю.В., Кондратьев А.С., Бутурлин А.И. Медико-техническое сопровождение разработки и создания многоразовой космической системы «Буран». Отчет НИИИАКМ. - 1984.

20.Хачатурьянц Л.С., Метлик В.И., Петров Ю.П., Росляков В.А., Овечкин И.Г.Исследование функционального состояния зрительного анализатора операторов при визуально-инструментальных наблюдениях из космоса. Отчет НИИИАКМ. - 1985.

Далее...