Űrélettudományi kutatások Magyarországon 1950-1992

IV. rész

Űrélettudományi kutatások az Interkozmosz programban 1975-1991

Az Interkozmosz a Szovjetunió és az úgynevezett szocialista országok közös űrkutatási programja volt, hivatalos nevén: „A szocialista országok együttműködése a világűr békés célú kutatásában és felhasználásában”. Az aláíró tagországok: Bulgária, Csehszlovákia, Kuba, Lengyelország, Magyarország, Mongólia, Német Demokratikus Köztársaság, Románia és Szovjetunió voltak. Később csatlakozott hozzá Vietnam is. Magyarország a többi országgal együtt 1967-ben írta alá az együttműködési szerződést. A programot 1970-től nevezték Interkozmosznak. Ebben a magyar űrélettudományok területén dolgozók először a Magyar Forradalmi Munkás-Paraszt Kormány Űrkutatással Kapcsolatos Állandó Bizottsága Űrbiológiai és Űrorvosi Állandó Munkabizottságának tagjaként vettek részt, 1978-tól pedig a megalakuló MTA Interkozmosz Tanácsa Orvosbiológiai Szakbizottsága tagjaként. Két Interkozmosz volt tehát, a nemzetközi Interkozmosz (1967-1991) és a hazai Interkozmosz (1978-1991).

A nemzetközi Interkozmosz éra három ötéves tervet ért meg. 1975-1980 között volt az első, 1981-1985 között a második, és 1986-1991 között a harmadik ötéves terv periódus. Ennek megfelelően rendelkezett az űrélettudományi együttműködés is ötéves munkatervekkel, amelyek az úgynevezett Probléma Katalógusban szerepeltek. Ez nem volt nyilvános, a kutatók csak a rájuk vonatkozó mértékben ismerték.

Az űrélettudományok területén dolgozó magyar kutatók szerteágazó, nagy volumenű és nemzetközileg is jelentős kutatómunkát végeztek. Bármelyik tagországnak joga volt kutatási témát javasolni ebbe a katalógusba, illetőleg lehetősége nyílott arra is, hogy mások által javasolt témához csatlakozzék. Általában a javaslatot tevő tagállam lett a kutatási téma felelőse és koordinátora. A témakatalógus, és a munkatervek elfogadása után évente beszámolók készültek, ötéves munkatervek lezárása után pedig összefoglaló jelentés készült. Az Interkozmosz tagállamok kutatói évente találkoztak (gyakran többször is), és beszámoltak tudományos kutatómunkájukról. Minden évben más és más ország rendezte meg a találkozókat, így hét évente Magyarország is sorra került. Az űrélettudományok területén az Interkozmosz fennállása alatt összesen huszonkét nemzetközi szimpózium megrendezésére került sor.

Ezeken a konferenciákon tudományos referátumok, előadások, és poszter-bemutatók szerepeltek a programban. Az egyhetes munkaértekezlet záródokumentum elfogadásával végződött. Ez részletesen tartalmazta az elvégzett munkát és meghatározta a következő év feladatait. A rendszer jól működött, lehetővé tette, hogy a kutatók témájukban széleskörű személyes ismeretségre tegyenek szert, és ez biztosította a gyors információ áramlást is, minden tagállam első kézből értesülhetett a legfrissebb tudományos eredményekről. A tagállamoknak érdeke volt mind témafelelősnek, mind csatlakozónak lenni, mert ezek alapján módja nyílt a kétoldalú kapcsolatok felvételére is. A kutatók rendszeresen látogatták egymás intézeteit, a helyszínen tájékozódhattak a kutatóhelyek felszereltségéről, szakmai színvonaláról, a vizsgálati metodikákról, és a legújabb kísérleti eredményekről. A kölcsönös érdek kifejeződését mutatta, hogy a munkatervek és a beszámolók mindig időben elkészültek, és kiosztásra kerültek, a tudományos szimpóziumokon elhangzott előadások, és poszterek azonnal hozzáférhetőek voltak, és fontos volt az is, hogy a munkaértekezleteket a magas szakmai színvonal jellemezte.

Az adaptáció és readaptáció vizsgálata

Az űrélettudományi kutatások leglátványosabb része az volt, amikor az űrhajósok életműködését az űrrepülés közben vizsgálták. Az űrrepülés alatti vizsgálatok sorában legfontosabb az egyensúlyozó, továbbá a szív, a keringési rendszer, valamint az érzékelő és mozgató rendszer súlytalanságbeli működésének kutatása volt. Az űrhajósok pszichológiai vizsgálatai közül elsősorban annak ellenőrzésére volt szükség, hogy miképpen változik az űrhajósok munkavégző képessége a tartós súlytalanságban. Ezen a területen jelentős sikernek volt elkönyvelhető, hogy a szellemi munkavégző képesség mérésére kidolgozott magyar műszert és módszert a Szaljut-6 és Szaljut-7 űrállomás fedélzetén több alapszemélyzet, és nemzetközi látogató legénység is sikerrel használta. A Balaton műszerrel a magyar kutatóknak a világon először sikerült lemérni az űrhajósok információ feldolgozó képességének csökkenését az űrben.

Az űrrepülések hajnalán a kutatók még arra törekedtek, hogy a súlytalansághoz való alkalmazkodást segítsék, annak érdekében, hogy az űrhajós munkaképes legyen. Ahogy szaporodtak azonban a súlytalanságban eltöltött órák és napok, egyre nyilvánvalóbbá vált, hogy ezzel az elmélettel kapcsolatban valami nem stimmel. G. Tyitov és V. Tyereskova repülése alatt űr-mozgásbetegségben szenvedett. Később repült társaik arról panaszkodtak, hogy nehézségeik vannak a földre visszatérés után. A vizsgálatok és kísérletek során egyre inkább bebizonyosodott, hogy súlytalanságban sorvadnak az izmok, átépülnek a csontok, még a szív izomzata is elsorvad. A szív-érrendszeri reflexek „elfelejtik” hogyan is kell működniük a gravitációs térben. Az űrhajós életképtelenné válik, amikor visszatér a földre. Nem tud járni, csontjai eltörnek, vérkeringését biztosító reflexei nem működnek, elájul és eszméletét elveszti, és ha nem kap gyors orvosi segítséget, akkor nem is éli túl.

1970-ben a Szojuz-9 repülése nagy riadalmat okozott. Az űrhajósok a földet érés után nem tudtak lábra állni, súlyos élettani állapotba kerültek. A. Nyikolajev és V. Szevasztyanov folyadék-, só- és vízháztartása, vérkeringése felborult, a csaknem 18 napos súlytalanság következtében antigravitációs izomzatuk elsorvadt, azonnali intenzív kezelésre volt szükségük. A károsodások nagyon súlyosak voltak. A csípő körfogata például 7,5 cm-el csökkent, a lábaké pedig 3,5 cm-el. Az izomerő 78%-al lett kisebb, ami az izmok sorvadásának volt a következménye. A szív 12,5 %-al lett kisebb, térfogata pedig ötödére csökkent. A szív által percenként szállított vérmennyiség mindössze fele volt a normálisnak. A. Nyikolajev szívizomzata kedvezőtlenül átépült, elhalás előtti, infarktus közeli állapotban volt. A readaptáció nagyon nehezen ment, lassan regenerálódtak, az űrhajósok még egy hét múlva is csak 15 percet tudtak sétálni. Esténként belázasodtak, és felerősödtek az izomfájdalmaik. A. Nyikolajev egy év alatt két infarktust kapott, és többé már nem repülhetett, egészségi állapota idővel tovább romlott, 2004-ben, az ötödik infarktusából már nem tudták megmenteni. Az űrorvostanban „Nyikolajev effektus”-nak hívják azóta is ezt az állapotot.

A Szojut-9 repülése kapcsán ismerte meg az űrélettudomány, hogy tartós súlytalanságban a mozgásszegény életmód, a szélsőséges hypodinamia és hypokinesia, illetőleg a bezártság milyen súlyos fiziológiai és pszichológiai károsodáshoz vezet. Paradigma váltásra volt szükség. Rájöttünk, hogy nem segíteni kell az űrhajós súlytalansághoz való alkalmazkodását, hanem éppenséggel megakadályozni. Kiderült, hogy mennél kevésbé alkalmazkodik az ember szervezete a súlytalansághoz, annál életképesebb marad a gravitációs térben, annál nagyobb esélye van a földi readaptációra. A szovjetek a Csibisz nevű vákuum csizmát kísérletezték ki, ami az alsó testfélben igyekezett tartani a keringő vérmennyiség nagy részét, ez szimulálta a földi gravitációt az űrrepülés alatt, ezáltal megakadályozva a súlytalansághoz való teljes alkalmazkodást. Megalkották a Pingvin nevű űrruhát is, amelynek gumírozott anyaga és rugós szerkezete ellenállást fejtett ki, és akadályozta az űrhajósok mozgását, ezáltal súlytalanságban is erőfeszítésre késztette az izmokat. Ezenkívül a magyarok edzésprogramokat dolgoztak ki, és erőgépek kerültek fel az űrállomásokra. Ezek a légzés, a szív-érrendszer, a csontszövet és az anyagcsere alkalmazkodását gátolták. Azóta naponta legalább két órán keresztül edzenek az űrhajósok futószőnyegen és kerékpárergométeren a súlytalanságban, így izomzatuk és csontállományuk kevésbé sorvad, és a vérkeringést szabályozó reflexeik is működőképesek maradnak. Bebizonyosodott ugyanis, hogy a jó szív-érrendszeri és légzési kapacitással rendelkezők az űrrepülés extrém hatásait is annál jobban viselik el, mennél jobban terhelhetők fizikálisan. A vita maxima terheléses vizsgálatok az 1970-es években kezdtek világszerte elterjedni katonai pilótáknál, űrhajósoknál, élsportolóknál. Kecskeméten, a ROVKI-ban a világon az elsők között kezdte meg működését a vita maxima terheléses laboratórium.

Az új elvek alkalmazása következtében az űrhajós már meg tudta őrizni életképességét akár egy évig tartó súlytalanság után is. Bár többen is repültek már egyhuzamban egy évig vagy azt meghaladóan, egy Mars utazásra elegendő időtartamot maradandó károsodás nélkül még nem sikerült teljesíteni. A magyar űrrepülés idején a súlytalanság ártalmai már meglehetősen ismertek voltak. A ROVKI a Szojuz-9 repülése után négy évvel kezdte űrorvosi felkészülését, és 1977-re – a magyar űrhajósok kiválasztásának idejére – már minden vizsgálati metodikával készen volt, és alkalmazni tudta az említett űrrepülési tapasztalatokat. Ennek köszönhetően Farkas Bertalan valóban jól viselte az űrrepülés kedvezőtlen élettani hatásait. Mindazonáltal a kiválogatás és a fedélzeti életmód szigorúsága ellenére még az egyhetes súlytalanság is komoly megterhelést jelentett az űrhajós szervezete számára. Farkason is észlelhetők voltak a gravitációs átállás tünetei. Az űrhajójából kiszállva, először vidáman fogadta az újságírók rohamát, de csakhamar elsápadt, verítékezni kezdett, le kellett ültetni, amíg vérnyomása stabilizálódik. A leszállás után 5 perccel a nyugágyban, ülő testhelyzetben közérzetének további romlását érezte, pulzusa szaporává vált, arcbőrének sápadtsága fokozódott, ezért nyugágyát fekvő helyzetbe kellett hozni. Ezután állapota csakhamar gyorsan javult, sápadtsága elmúlt, vérnyomása és pulzusa is rendeződött. Bár eleinte „kacsázva” járt, és le is fogyott az űrrepülés alatt, kondíciója még mindig jó volt és sikeresen alkalmazkodott a földi gravitációhoz.

Magyarországon az ember súlytalansághoz való adaptációjával és földi readaptációjával a ROVKI, a sejtbiológiai űrkutatással pedig az Országos Johan Béla Közegészségügyi Intézet Mikrobiológiai Kutatócsoportja foglalkozott. A SZOTE Biokémiai Intézete, a DOTE Kórélettani Intézete, és Élettani Intézete, a ROVKI-val együttműködésben az állati szervezetek súlytalansághoz való adaptációs mechanizmusait tanulmányozta. A hypokinesia és a hypodinamia hatásait vizsgálták az úgynevezett Musachia-féle modellen, vagyis fejlógatott helyzetben felfüggesztve tartott patkányokon.

A SOTE Kórélettani Intézetének környezetvédelmi munkacsoportja a ROVKI-val együttműködésben a vér acut phasis fehérje szint változásait tanulmányozta hypokinesia hatására patkányban. A ROVKI-ban szív katéteres vizsgálatok folytak a pitvari natriuretikus peptid (PNP) termelődés változásainak meghatározása céljából. Megnövelt vénás telődéssel pitvarfal feszülést hoztak létre, amely beindította a pitvari natriuretikus hormon termelődését, és mérték annak vérnyomás- és vértérfogat csökkentő, valamint a vizeletben a natriureticus hatását.

A SZOTE Élettani Intézete a ROVKI-val együttműködésben a bioritmus változásokat kutatta az alvás-ébrenlét állapotokban.