Lichidul de respirație. Respirație adâncă

„Nu totul este la fel de simplu precum a fost prezentat astăzi. Saracul caine." Cu aceste cuvinte, experții comentează experimentul demonstrat de Dmitri Rogozin președintelui Serbiei ca exemplu al ultimelor evoluții științifice din Rusia: câinele a putut să respire nu aer, ci lichid. Ce este această tehnologie și poate ajuta armata rusă?

În timpul unei întâlniri la Moscova cu președintele sârb Aleksandar Vucic, marți, viceprim-ministrul Dmitri Rogozin a prezentat o serie de cele mai recente evoluții ale Fundației Ruse pentru Cercetare Avansată (APF). Rogozin a remarcat că oaspetele sârb ar putea fi dus la o întreprindere industrială uriașă, dar este mult mai interesant să „arătăm chiar mâine în care ne străduim”. Acest proiect unic a devenit punctul culminant al programului respirație lichidă, care a fost prezentat public pentru prima dată.

După cum a explicat managerul de proiect, medicul naval Fyodor Arseniev, sarcina acestei invenții este de a salva echipajul unui submarin care se scufundă. După cum știți, de la o adâncime sub 100 de metri este imposibil să vă ridicați rapid la suprafață din cauza boala de decompresie. Pentru a evita acest lucru, va fi posibil să puneți pe un submarin un dispozitiv cu „lichid fără azot”, după cum a raportat TASS. În acest caz, plămânii unei persoane nu se vor comprima, ceea ce îi va permite să se ridice rapid la suprafață și să scape.

În fața președintelui sârb, un câine teckel a fost pus într-un rezervor special cu lichid. În câteva minute, s-a confortabil și a început să „respire” lichidul singură. Ulterior, personalul laboratorului a scos câinele din rezervor, l-a uscat cu un prosop, iar președintele sârb a putut verifica personal că câinele este bine. Vucic a mangaiat cainele si a recunoscut ca a fost foarte impresionat.

Visul unui „om amfibie”

„Respirația lichidă este ca tehnologie medicală presupune ventilarea plămânilor nu cu aer, ci cu lichid saturat de oxigen. În cadrul proiectului, este în curs de rezolvare sarcina științifică de a studia caracteristicile influenței diferitelor substanțe purtătoare de oxigen asupra schimbului de gaze și a altor funcții ale celulelor, țesuturilor și organelor mamiferelor”, a declarat departamentul de PR al Fundației pentru Avansat. Research (APF) a declarat pentru ziarul VZGLYAD.

Una dintre direcții este formarea fundamentelor medicale și biologice ale tehnologiei de auto-evacuare a submarinatorilor de la adâncimi mari până la suprafață, a remarcat Fondul, dar tehnologia poate avansa în general în mod semnificativ explorarea umană a adâncurilor mari și oceanice neexplorate anterior. Se susține că această dezvoltare va fi necesară și în medicină - de exemplu, va ajuta bebelușii prematuri sau persoanele care au suferit arsuri. tractului respirator, își va găsi aplicație în tratamentul bolilor bronho-obstructive, infecțioase și a altor boli grave.

Trebuie remarcat faptul că respirația lichidă la prima vedere pare o invenție fantastică, dar de fapt a făcut-o baza stiintifica, iar această idee are o bază teoretică serioasă. În loc de oxigen, oamenii de știință sugerează utilizarea specială compuși chimici, care sunt capabile să dizolve bine oxigenul și dioxidul de carbon.

„Respirația lichidă” a fost mult timp o fixare pentru oamenii de știință din întreaga lume. Dispozitivul „omfibie” este capabil să salveze scafandrii și submarinerii, iar în viitor va fi util în zborurile spațiale pe termen lung. Dezvoltarea a fost realizată în anii 1970-1980 în URSS și SUA, au fost efectuate experimente pe animale, dar nu s-a obținut un mare succes.

Membru corespondent al Academiei Ruse de Științe Naturale, candidat Stiinte Medicale Andrei Filippenko, care lucrează de mult timp la proiectul de respirație lichidă, a recunoscut anterior la ziarul „Top Secret” că aproape nimic nu se poate spune despre evoluții din cauza secretului lor. Dar tragedia submarinului Kursk a arătat că mijloacele de salvare de urgență a echipajelor sunt iremediabil depășite și au nevoie de o modernizare urgentă.

Să ne amintim că mai devreme a fost raportat despre alte proiecte îndrăznețe ale Fondului, în special, acesta este un „constructor” pentru crearea unei aeronave a viitorului.

Ar trebui să existe o cameră de urgență la etaj

„Tehnologia a fost perfecționată de zeci de ani, dar acest lucru necesită oameni foarte bine pregătiți. Când acest lichid este turnat în plămânii unei persoane, instinctul de autoconservare va fi declanșat automat, spasmele blochează gâtul, iar corpul rezistă cu toată puterea. Acest lucru se face de obicei sub supraveghere medicală. La oameni, astfel de experimente au fost efectuate în cazuri izolate, dar în cea mai mare parte au fost testate pe animale”, a explicat șeful Comitetului Guvernului Rus pentru Lucrări Subacvatice pentru ziarul VZGLYAD. motiv specialîn 1992–1994, doctor în științe tehnice, profesor, viceamiralul Tengiz Borisov.

„De regulă, un tub special este introdus în laringe, cu ajutorul căruia plămânii sunt umpluți încet cu acest lichid”, a spus Borisov, adăugând:

– În același timp, organismul rezistă în toate felurile posibile, avem nevoie de medicamente care blochează spasmele, avem nevoie de anestezice. Nu totul este la fel de simplu precum a fost prezentat astăzi. Saracul caine."

„Dacă o persoană iese dintr-un submarin, va evita într-adevăr boala de decompresie, dar, în orice caz, submarinerii nu se vor putea salva. Aveți nevoie de: a) oameni excepțional de competenți pe submarin, b) în vârf ar trebui să existe, aproximativ vorbind, o echipă de resuscitare în așteptare, care va pompa acest lichid dintr-o persoană și o va obliga să respire. în mod obișnuit„, a adăugat expertul.

„Cred că în medicină această tehnologie este mult mai ușor de implementat și aplicat într-un cadru spitalicesc, când sunt specialiști în apropiere și un numar mare de echipamentul necesar. Dar salvarea echipajului unui submarin scufundat folosind astfel de metode în viitorul apropiat este extrem de puțin probabilă”, a concluzionat Borisov.

Acesta este probabil deja un clișeu în science-fiction: o anumită substanță vâscoasă intră foarte repede într-un costum sau o capsulă și personaj principal dintr-o dată descoperă cât de repede pierde aerul rămas din proprii plămâni, iar interiorul său este umplut cu un lichid neobișnuit de o nuanță care variază de la limfă la sânge. În cele din urmă, chiar intră în panică, dar ia câteva înghițituri instinctive, sau mai degrabă oftă și este surprins să descopere că poate respira acest amestec exotic de parcă ar respira aer obișnuit.

Suntem atât de departe de a realiza ideea de respirație lichidă? Este posibil să respirați un amestec lichid și există o nevoie reală de acest lucru? Există trei modalități promițătoare de a folosi această tehnologie: medicină, scufundări la adâncimi mari și astronautică.

Presiunea asupra corpului scafandrului crește cu fiecare zece metri pe atmosferă. Datorită unei scăderi accentuate a presiunii, poate începe boala de decompresie, în care manifestările gazelor dizolvate în sânge încep să fiarbă în bule. De asemenea, când tensiune arterială crescută oxigenul și narcoticele sunt posibile intoxicație cu azot. Toate acestea sunt combatete prin utilizarea amestecurilor speciale pentru respirație, dar acestea nu oferă nicio garanție, ci doar reduc probabilitatea unor consecințe neplăcute. Desigur, puteți folosi costume de scafandru care mențin presiunea asupra corpului scafandrului și a amestecului său de respirație la exact o atmosferă, dar acestea, la rândul lor, sunt mari, voluminoase, îngreunează mișcarea și sunt, de asemenea, foarte scumpe.

Respirația lichidă ar putea oferi o a treia soluție la această problemă, menținând în același timp mobilitatea costumelor flexibile și riscurile scăzute ale costumelor rigide sub presiune. Lichidul de respirație, spre deosebire de amestecurile costisitoare de respirație, nu saturează corpul cu heliu sau azot, deci nu este nevoie și de decompresie lentă pentru a evita boala de decompresie.

În medicină, respirația lichidă poate fi utilizată în tratamentul bebelușilor prematuri pentru a evita deteriorarea bronhiilor subdezvoltate ale plămânilor prin presiunea, volumul și concentrația de oxigen a aerului de la dispozitivele de ventilație pulmonară artificială. Selectați și încercați diverse amestecuri pentru a asigura supraviețuirea unui făt prematur a început deja în anii 90. Este posibil să utilizați un amestec lichid pentru opriri complete sau dificultăți parțiale de respirație.

Zborul spațial implică suprasarcini mari, iar fluidele distribuie presiunea uniform. Dacă o persoană este scufundată într-un lichid, atunci în timpul supraîncărcării presiunea va ajunge la întregul corp și nu la suporturi specifice (spatare scaune, centuri de siguranță). Acest principiu a fost folosit pentru a crea costumul de supraîncărcare Libelle, care este un costum spațial rigid umplut cu apă, care permite pilotului să își mențină conștiința și performanța chiar și la supraîncărcări de peste 10 g.

Această metodă este limitată de diferența dintre densitățile țesuturilor corpului uman și lichidul de imersie utilizat, astfel încât limita este de 15-20 g. Dar poți merge mai departe și poți umple plămânii cu un lichid cu densitate apropiată de apă. Un astronaut complet scufundat în lichid și lichid de respirație va simți relativ puțin efectele forțelor g extrem de mari, deoarece forțele din lichid sunt distribuite uniform în toate direcțiile, dar efectul se va datora în continuare densităților diferite ale țesuturilor. corpul lui. Limita va rămâne în continuare, dar va fi mare.

Primele experimente privind respirația lichidă au fost efectuate în anii 60 ai secolului trecut pe șoareci și șobolani de laborator, care au fost forțați să inhaleze soluție salină Cu continut ridicat oxigen dizolvat. Acest amestec primitiv a permis animalelor să supraviețuiască pentru o anumită perioadă de timp, dar nu a putut elimina dioxidul de carbon, astfel încât plămânii animalelor au fost deteriorați iremediabil.

Mai târziu, au început lucrările cu perfluorocarburi, iar primele lor rezultate au fost departe rezultate mai bune experimente cu soluție salină. Perfluorocarburile sunt substanțe organice în care toți atomii de hidrogen sunt înlocuiți cu atomi de fluor. Compușii perfluorocarbonici au capacitatea de a dizolva atât oxigenul, cât și dioxidul de carbon, sunt foarte inerți, incolori, transparenți, nu pot deteriora țesutul pulmonar și nu sunt absorbiți de organism.

De atunci, fluidele respiratorii au fost îmbunătățite, cele mai avansate acest moment soluția se numește perflubron sau „Liquivent” (denumire comercială). Acest ulei asemănător lichid limpede cu o densitate de două ori mai mare decât a apei are multe calitati utile: poate transporta de două ori mai mult oxigen decât aerul obișnuit, are temperatura scazuta fierbere, prin urmare, după utilizare, îndepărtarea sa finală din plămâni se realizează prin evaporare. Alveolele, sub influența acestui lichid, se deschid mai bine, iar substanța are acces la conținutul lor, acest lucru îmbunătățește schimbul de gaze.

Plămânii se pot umple complet cu lichid, acest lucru va necesita un oxigenator cu membrană, un element de încălzire și ventilație forțată. Dar în practica clinica cel mai adesea ei nu fac acest lucru, ci folosesc respirația lichidă în combinație cu ventilația convențională cu gaz, umplând plămânii cu perflubron doar parțial, aproximativ 40% din volumul total.

Încă din filmul The Abyss, 1989

Ce ne împiedică să folosim respirația lichidă? Lichidul de respirație este vâscos și nu elimină bine dioxidul de carbon, așa că va fi necesară ventilația forțată. Pentru îndepărtare dioxid de carbon din persoana normala cântărind 70 de kilograme va necesita un debit de 5 litri pe minut sau mai mult, iar acest lucru este mult având în vedere vâscozitatea ridicată a lichidelor. La activitate fizica cantitatea de debit necesară va crește doar și este puțin probabil ca o persoană să poată muta 10 litri de lichid pe minut. Plămânii noștri pur și simplu nu sunt proiectați să respire lichid și nu sunt capabili să pompeze ei înșiși astfel de volume.

Utilizare trăsături pozitive Fluidele de respirație în aviație și astronautică pot rămâne, de asemenea, pentru totdeauna un vis - lichidul din plămâni pentru un costum de protecție la suprasarcină trebuie să aibă densitatea apei, iar perflubronul este de două ori mai greu decât acesta.

Da, plămânii noștri sunt capabili din punct de vedere tehnic să „respire” un anumit amestec bogat în oxigen, dar, din păcate, până acum nu putem face asta decât pentru câteva minute, deoarece plămânii noștri nu sunt suficient de puternici pentru a circula amestecul respirator pentru perioade lungi de timp. timp. Situația se poate schimba în viitor; tot ce rămâne este să ne îndreptăm speranțele către cercetătorii din acest domeniu.

Fundația Rusă pentru Cercetări Avansate a început să testeze tehnologia de respirație lichidă pentru submarini pe câini.

Despre acest lucru a vorbit directorul general adjunct al Fundației Vitali Davydov. Potrivit acestuia, testele la scară largă sunt deja în curs.

Într-unul dintre laboratoarele sale, se lucrează la respirația lichidă. Deocamdată se fac experimente pe câini. În prezența noastră, un teckel roșu a fost scufundat într-un balon mare cu apă, cu fața în jos. S-ar părea, de ce să-ți batjocorești un animal, se va sufoca acum. Dar nu. A stat sub apă timp de 15 minute. Și recordul este de 30 de minute. Incredibil. Se pare că plămânii câinelui s-au umplut cu lichid oxigenat, ceea ce i-a oferit capacitatea de a respira sub apă. Când au scos-o afară, era puțin letargică - se spune că a fost din cauza hipotermiei (și cred că cui i-ar plăcea să stea sub apă într-un borcan în fața tuturor), dar după câteva minute a devenit ea însăși. În curând vor fi efectuate experimente pe oameni, spune jurnalistul”. ziar rusesc„Igor Chernyak, care a fost martor la teste neobișnuite.

Toate acestea erau similare cu intriga fantastică a celebrului film „The Abyss”, în care o persoană putea coborî la adâncimi mari într-un costum spațial, a cărui cască era plină cu lichid. Submarinerul a respirat. Acum asta nu mai este fantezie.

Tehnologia de respirație lichidă presupune umplerea plămânilor cu un lichid special saturat cu oxigen, care pătrunde în sânge. Fundația pentru Cercetare Avansată a aprobat implementarea unui proiect unic, lucrarea fiind realizată de Institutul de Cercetare de Medicina Muncii. Se plănuiește crearea unui costum spațial special, care va fi util nu numai pentru submarini, ci și pentru piloți și astronauți.

După cum a spus Vitaly Davydov unui corespondent TASS, a fost creată o capsulă specială pentru câini, care a fost scufundată într-o hidrocamera cu tensiune arterială crescută. În acest moment, câinii pot respira mai mult de jumătate de oră la o adâncime de până la 500 de metri, fără consecințe asupra sănătății. „Toți câinii de testare au supraviețuit și se simt bine după o respirație lichidă prelungită”, a asigurat șeful adjunct al FPI.

Puțini oameni știu că experimentele privind respirația lichidă pe oameni au fost deja efectuate în țara noastră. Au dat rezultate uimitoare. Aquanauts au respirat lichid la o adâncime de jumătate de kilometru sau mai mult. Dar oamenii nu au aflat niciodată despre eroii lor.

În anii 1980, URSS a dezvoltat și a început să pună în aplicare un program serios de salvare a oamenilor în profunzime.

Au fost proiectate și chiar puse în funcțiune submarine speciale de salvare. Au fost studiate posibilitățile de adaptare a omului la adâncimi de sute de metri. Mai mult decât atât, aquanautul trebuia să fie la o asemenea adâncime, nu într-un costum de scafandru greu, ci într-un costum ușor, izolat, cu echipament de scuba la spate; mișcările lui nu erau constrânse de nimic.

Deoarece corpul uman constă aproape în întregime din apă, atunci presiunea teribilă la adâncime în sine nu este periculoasă pentru aceasta. Corpul trebuie doar să fie pregătit pentru asta prin creșterea presiunii din camera de presiune la valoarea necesară. Problema principală este diferită. Cum să respiri la o presiune de zeci de atmosfere? Aer proaspat devine otravă pentru organism. Trebuie diluat în amestecuri de gaze special preparate, de obicei azot-heliu-oxigen.

Rețeta lor - proporțiile diferitelor gaze - este cel mai mare secret din toate țările în care cercetări similare sunt în desfășurare. Dar la adâncimi foarte mari, amestecurile de heliu nu ajută. Plămânii trebuie să fie umpluți cu lichid pentru a preveni ruperea lor. Care este lichidul care, odată ajuns în plămâni, nu duce la sufocare, ci transmite oxigen prin alveole – un mister al secretelor.

De aceea, toate lucrările cu aquanauții în URSS și apoi în Rusia au fost efectuate sub titlul „top secret”.

Cu toate acestea, există informații destul de sigure că la sfârșitul anilor 1980 a existat o acvastație de adâncime în Marea Neagră, în care trăiau și lucrau submariniștii de testare. Au ieșit în larg, îmbrăcați doar în costume de neopină, cu echipament de scuba pe spate și au lucrat la adâncimi de 300 până la 500 de metri. Un amestec special de gaz a fost furnizat sub presiune în plămânii lor.

Se presupunea că, dacă un submarin era în primejdie și stă întins pe fund, atunci i se va trimite un submarin de salvare. Aquanauts vor fi pregătiți în avans pentru lucru la adâncimea corespunzătoare.

Cel mai greu este să poți rezista la umplerea plămânilor cu lichid și pur și simplu să nu mori de frică

Și când submarinul de salvare se apropie de locul dezastrului, scafandrii cu echipamente ușoare vor ieși în ocean, vor examina barca de urgență și vor ajuta la evacuarea echipajului folosind vehicule speciale de adâncime.

Nu a fost posibilă finalizarea acelor lucrări din cauza prăbușirii URSS. Cu toate acestea, cei care au lucrat în profunzime au primit în continuare stelele din Heroes of the Soviet Union.

Probabil că cercetările și mai interesante au fost continuate în vremea noastră lângă Sankt Petersburg pe baza unuia dintre institutele de cercetare ale marinei.

De asemenea, acolo au fost efectuate experimente pe amestecuri de gaze pentru cercetarea la adâncime. Dar, cel mai important, poate pentru prima dată în lume, oamenii de acolo au învățat să respire lichide.

În ceea ce privește unicitatea lor, acele lucrări au fost mult mai complexe decât, să zicem, pregătirea astronauților pentru zborurile către Lună. Testerii au fost supuși unui stres fizic și psihologic enorm.

În primul rând, corpul acvanauților din camera de presiune a aerului a fost adaptat la o adâncime de câteva sute de metri. Apoi s-au mutat într-o cameră plină cu lichid, unde scufundarea a continuat până la adâncimi despre care se spune că este de aproape un kilometru.

Cel mai greu lucru, așa cum spun cei care au avut șansa de a comunica cu aquanauții, a fost să reziste la umplerea plămânilor cu lichid și pur și simplu să nu moară de frică. Asta nu înseamnă lașitate. Frica de sufocare este o reacție naturală a organismului. Se poate întâmpla orice. Spasm al plămânilor sau al vaselor cerebrale, chiar și un atac de cord.

Când o persoană și-a dat seama că lichidul din plămâni nu aduce moarte, ci dă viață la adâncimi mari, au apărut senzații cu totul speciale, cu adevărat fantastice. Dar numai cei care au experimentat o astfel de scufundare știu despre ei.

Din păcate, lucrarea, uimitoare în semnificația ei, a fost oprită dintr-un motiv simplu - din lipsă de finanțare. Eroilor acvanauți au primit titlul de Eroi ai Rusiei și trimiși la pensie. Numele submarinatorilor sunt clasificate până astăzi.

Deși ar trebui să fie onorați ca primii cosmonauți, pentru că au deschis calea către hidrospațiul adânc al Pământului.

Acum au fost reluate experimentele privind respirația lichidă, acestea fiind efectuate pe câini, în principal teckel. Ei experimentează, de asemenea, stres.

Dar cercetătorilor le este milă de ei. De regulă, după experimente subacvatice sunt duși să locuiască în casa lor, unde sunt hrăniți cu alimente delicioase și înconjurați de afecțiune și grijă.

Cercetarea științifică nu se oprește nici măcar pentru o zi, progresul continuă, oferind omenirii din ce în ce mai multe noi descoperiri. Sute de oameni de știință și asistenții lor lucrează în domeniul studierii ființelor vii și al sintetizării unor substanțe neobișnuite. Departamente întregi desfășoară experimente, testând diverse teorii și, uneori, descoperirile uimesc imaginația - la urma urmei, ceea ce se poate doar visa poate deveni realitate. Ei dezvoltă idei și întrebări despre înghețarea unei persoane într-o criocamera și apoi dezghețarea acesteia după un secol sau despre posibilitatea de a respira lichide nu sunt doar un complot fantastic pentru ei. Munca lor grea poate transforma aceste fantezii în realitate.

Oamenii de știință au fost de mult preocupați de întrebarea: poate o persoană să respire lichid?

Are o persoană nevoie de respirație lichidă?

Nu pregătesc efort, nici timp, nu bani gheata pentru o astfel de cercetare. Și una dintre aceste întrebări care a îngrijorat mințile cele mai luminate de zeci de ani este următoarea - este posibilă respirația lichidă pentru oameni? Vor fi plămânii capabili să absoarbă oxigenul nu dintr-un lichid special? Pentru cei care se îndoiesc de necesitatea reală a acestui tip de respirație, putem cita cel puțin 3 domenii promițătoare în care va servi bine o persoană. Dacă, desigur, o pot implementa.

• Prima direcție este scufundarea la adâncimi mari. După cum știți, atunci când se scufundă, un scafandru experimentează presiunea unui mediu acvatic, care este de 800 de ori mai dens decât aerul. Și crește cu 1 atmosferă la fiecare 10 metri de adâncime. O astfel de creștere bruscă a presiunii este plină de foarte efect neplăcut- gazele dizolvate in sange incep sa fiarba sub forma de bule. Acest fenomen se numește „boala caisson”; îi afectează adesea pe cei care sunt implicați activ în sport. De asemenea, în timpul înotului la adâncime, există riscul de intoxicație cu oxigen sau cu azot, deoarece în astfel de condiții aceste gaze vitale devin foarte toxice. Pentru a combate cumva acest lucru, ei folosesc fie amestecuri speciale de respirație, fie costume spațiale dure care mențin o presiune de 1 atmosferă în interior. Dar dacă respirația lichidă ar fi posibilă, ar fi a treia, cea mai ușoară soluție la problemă, deoarece respirația lichidă nu saturează corpul cu azot și gaze inerte și nu este nevoie de o decompresie lungă.
• A doua modalitate de aplicare este medicina. Folosirea fluidelor respiratorii în acesta ar putea salva viețile bebelușilor prematuri, deoarece bronhiile lor sunt subdezvoltate și dispozitivele de ventilație pulmonară artificială le pot deteriora cu ușurință. După cum se știe, în uter plămânii embrionului sunt umpluți cu lichid și, în momentul nașterii, acumulează surfactant pulmonar - un amestec de substanțe care împiedică țesuturile să se lipească împreună atunci când se inspiră aer. Dar la o naștere prematură, respirația necesită prea mult efort din partea bebelușului și acest lucru poate duce la moarte.

Există un precedent istoric pentru utilizarea metodei de ventilație lichidă totală a plămânilor și datează din 1989. A fost folosit de T. Shaffer, care a lucrat ca medic pediatru la Universitatea Temple (SUA), salvând de la moarte bebelușii prematuri. Din păcate, încercarea a eșuat; trei pacienți mici nu au supraviețuit, dar merită menționat că decesele au fost cauzate din alte motive decât metoda de respirație lichidă în sine.

De atunci, nu au îndrăznit să ventileze complet plămânii unei persoane, dar în anii 90, pacienții cu formă severă inflamaţiile au fost supuse ventilaţiei lichide parţiale. În acest caz, plămânii sunt doar parțial umpluți. Din păcate, eficacitatea metodei a fost controversată, deoarece ventilația convențională a aerului nu a funcționat mai rău.

• Aplicații în astronautică. Cu nivelul actual de tehnologie, un astronaut în timpul zborului experimentează supraîncărcări care ajung la 10 g. După acest prag, este imposibil să se mențină nu numai capacitatea de lucru, ci și conștiința. Iar sarcina pe corp este neuniformă, iar la punctele de sprijin, care pot fi eliminate atunci când sunt scufundate în lichid, presiunea va fi distribuită în mod egal în toate punctele corpului. Acest principiu stă la baza designului costumului spațial dur Libelle, umplut cu apă și permițând creșterea limitei la 15-20 g și chiar și atunci datorită densității limitate a țesutului uman. Și dacă nu numai că scufundați astronautul în lichid, ci și îi umpleți plămânii cu el, atunci îi va fi posibil să suporte cu ușurință suprasolicitari extreme cu mult peste marca de 20 g. Nu este infinit, desigur, dar pragul va fi foarte mare dacă este îndeplinită o condiție - lichidul din plămâni și din jurul corpului trebuie să fie egal ca densitate cu apa.

Originea și dezvoltarea respirației lichide

Primele experimente datează din anii 60 ai secolului trecut. Primii care au testat tehnologia emergentă a respirației lichide au fost șoarecii și șobolanii de laborator, forțați să respire nu aer, ci soluție salină, care a fost sub presiune de 160 de atmosfere. Și au respirat! Dar a existat o problemă care nu le-a permis să supraviețuiască într-un astfel de mediu pentru o perioadă lungă de timp - lichidul nu a permis eliminarea dioxidului de carbon.

Dar experimentele nu s-au oprit aici. Apoi, au început să efectueze cercetări asupra substanțelor organice ai căror atomi de hidrogen au fost înlocuiți cu atomi de fluor - așa-numitele perfluorocarburi. Rezultatele au fost mult mai bune decât cele ale lichidului antic și primitiv, deoarece perfluorocarbura este inertă, nu este absorbită de organism și dizolvă perfect oxigenul și hidrogenul. Dar era departe de perfecțiune și cercetările în această direcție au continuat.

Acum cel mai mult cea mai bună realizareîn această zonă se află perflubron (nume comercial - „Liquivent”). Proprietățile acestui lichid sunt uimitoare:

1. Alveolele se deschid mai bine atunci când acest lichid intră în plămâni și schimbul de gaze se îmbunătățește.
2. Acest lichid poate transporta de 2 ori mai mult oxigen decât aerul.
3. Punctul de fierbere scăzut îi permite să fie îndepărtat din plămâni prin evaporare.

Dar plămânii noștri nu sunt proiectați pentru respirație complet lichidă. Dacă le umpleți complet cu perflubron, veți avea nevoie de un oxigenator cu membrană, un element de încălzire și ventilație. Și nu uitați că acest amestec este de 2 ori mai gros decât apa. Prin urmare, se folosește ventilația mixtă, în care plămânii sunt umpluți cu lichid doar cu 40%.

Dar de ce nu putem respira lichide? Acest lucru se datorează dioxidului de carbon, care este foarte slab îndepărtat într-un mediu lichid. O persoană care cântărește 70 kg trebuie să treacă prin sine 5 litri de amestec în fiecare minut, și asta cu stare calmă. Prin urmare, deși plămânii noștri sunt capabili din punct de vedere tehnic să extragă oxigen din lichide, ei sunt prea slabi. Deci nu putem decât să sperăm în cercetări viitoare.

Apa este ca aerul

Pentru a anunța în sfârșit cu mândrie lumii - „Acum o persoană poate respira sub apă!” - Oamenii de știință au dezvoltat uneori dispozitive uimitoare. Așa că, în 1976, biochimiștii din America au creat un dispozitiv miraculos capabil să regenereze oxigenul din apă și să-l furnizeze unui scafandru. Cu o capacitate suficientă a bateriei, scafandrul ar putea rămâne și respira la adâncime aproape la nesfârșit.

Totul a început când oamenii de știință au început cercetările bazate pe faptul că hemoglobina furnizează aer la fel de bine atât din branhii, cât și din plămâni. Au folosit-o pe ale lor sânge dezoxigenat, amestecat cu poliuretan - a fost scufundat în apă și acest lichid a absorbit oxigen, care a fost dizolvat generos în apă. Apoi, sângele a fost înlocuit cu un material special și a rezultat un dispozitiv care a acționat ca branhiile obișnuite ale oricărui pește. Soarta invenției este aceasta: o anumită companie a achiziționat-o, cheltuind 1 milion de dolari pe ea și de atunci nu s-a mai auzit nimic despre dispozitiv. Și, desigur, nu a ieșit la vânzare.

Dar acesta nu este scopul principal al oamenilor de știință. Visul lor nu este un dispozitiv de respirație, ei vor să învețe persoana însăși să respire lichid. Și încercările de a realiza acest vis nu au fost încă abandonate. Astfel, unul dintre institutele de cercetare ruse, de exemplu, a efectuat teste de respirație lichidă pe un voluntar care avea patologie congenitală- absenta laringelui. Și asta însemna că pur și simplu nu a avut reacția corpului la lichid, în care cea mai mică picătură de apă pe bronhii este însoțită de compresia inelului faringian și sufocare. Deoarece pur și simplu nu avea acest mușchi, experimentul a avut succes. I s-a turnat un lichid în plămâni, pe care l-a amestecat pe tot parcursul experimentului folosind mișcări abdominale, după care a fost pompat calm și în siguranță. Este caracteristic că compoziția de sare a lichidului corespundea compoziției de sare a sângelui. Acest lucru poate fi considerat un succes, iar oamenii de știință susțin că vor găsi în curând o metodă de respirație lichidă care este accesibilă persoanelor fără patologii.

Deci mit sau realitate?

În ciuda persistenței omului, care dorește cu pasiune să cucerească toate habitatele posibile, natura însăși decide încă unde să trăiască. Din păcate, indiferent cât de mult timp s-ar petrece cercetării, indiferent câte milioane s-ar cheltui, este puțin probabil ca o persoană să fie destinată să respire atât sub apă, cât și pe uscat. Oameni și viața marină, desigur, au multe în comun, dar există încă multe diferențe. Un om amfibien nu ar fi suportat condițiile oceanului, iar dacă ar fi reușit să se adapteze, drumul de întoarcere pe uscat i-ar fi fost închis. Și la fel ca scafandrii cu echipament de scuba, oamenii amfibii ieșeau la plajă în costume de apă. Și, prin urmare, indiferent ce spun entuziaștii, verdictul oamenilor de știință este încă ferm și dezamăgitor - viața umană pe termen lung sub apă este imposibilă, a merge împotriva Mamei Natură în acest sens este nerezonabilă și toate încercările de respirație lichidă sunt sortite eșecului.

Dar nu te descuraja. Deși fundul mării nu va deveni niciodată căminul nostru, avem toate mecanismele corpului și capabilități tehnice, pentru a fi oaspeți frecvent acolo. Deci merită să fii trist pentru asta? Până la urmă, aceste medii au fost, într-o anumită măsură, deja cucerite de om, iar acum abisurile spațiului cosmic se află în fața lui.

Și deocamdată putem spune cu încredere că adâncurile oceanului vor deveni un loc de muncă minunat pentru noi. Dar persistența poate duce la o linie foarte fină de a respira efectiv sub apă, dacă lucrezi doar la rezolvarea acestei probleme. Și care va fi răspunsul la întrebarea dacă să schimbați civilizația terestră în subacvatică depinde doar de persoana însuși.

Sistemul de respirație lichid dezvoltat de Fundația pentru Cercetare Avansată (APF) va ajuta submarinații să se ridice rapid la suprafață fără boală de decompresie. Robotul antropomorf Fedor va participa la testarea unei noi nave spațiale rusești și poate ajuta Rosatom în eliminarea deșeurilor nucleare. Un submersibil de adâncime extremă va fi testat în partea de jos a șanțului Marianei. Vitaly Davydov, președintele consiliului științific și tehnic al fundației, a povestit Izvestiei despre proiectele Fondului.

- Câte proiecte a implementat fundația și pe care dintre ele ați evidenția în mod special?

ÎN diferite etape Avem aproximativ 50 de proiecte în derulare. Alte 25 au fost finalizate. Rezultatele obtinute sunt transferate sau transferate catre clienti. Au fost creați demonstratori de tehnologie, s-au obținut aproximativ 400 de rezultate ale activității intelectuale. Gama de subiecte variază de la scufundări până la fundul șanțului Mariana până la spațiu.

Dintre proiectele implementate, putem aminti, de exemplu, testele unui motor de detonare a rachetei efectuate cu succes anul trecut împreună cu întreprinderea lider în producția de motoare rachetă NPO Energomash. În același timp, pentru prima dată în lume, fundația a primit un mod de funcționare stabil pentru un demonstrator al unui motor de detonare cu aer respirator. Dacă primul este destinat tehnologiei spațiale, atunci al doilea este pentru aviație. Hipersonic avioane,folosirea unor astfel de sisteme se va confrunta cu multe probleme. De exemplu, cu temperaturi mari. Fundația a găsit o soluție la aceste probleme folosind efectul emisiei termice - conversia energiei termice în energie electrică. De fapt, primim energie electrică pentru a alimenta sistemele dispozitivului și, în același timp, pentru a răci elementele corpului aeronavei și motorul.

- Unul dintre cele mai cunoscute proiecte ale Fundației este robotul Fedor. S-a finalizat crearea lui?

– Da, lucrările la Fedor au fost finalizate. Rezultatele sunt acum transferate Ministerului Situațiilor de Urgență. Mai mult, s-a dovedit că au fost de interes nu numai pentru Ministerul Situațiilor de Urgență, ci și pentru alte ministere, precum și pentru corporațiile de stat. Mulți au auzit probabil că tehnologiile lui Fedor vor fi folosite de Roscosmos pentru a crea un robot de testare care va zbura pe un nou echipament rusesc nava spatiala"Federaţie". Rosatom a arătat un mare interes pentru robot. Are nevoie de tehnologii care să ofere capacitatea de a lucra în condiții periculoase pentru oameni. De exemplu, la eliminarea deșeurilor nucleare.

- Este posibil să folosiți Fedor pentru a salva echipajele submarinelor și a examina navele scufundate?

Tehnologiile obținute în timpul creării Fedor pot fi utilizate în diverse scopuri. Fundația implementează o serie de proiecte legate de vehiculele subacvatice nelocuite. Și, în principiu, tehnologiile robotilor antropomorfi pot fi integrate în ele. În special, Este planificată crearea unui vehicul subacvatic care să opereze la adâncimi extreme. Intenționăm să-l testăm în șanțul Marianelor. În același timp, nu doar se scufundă în fund, ca predecesorii noștri, ci oferă capacitatea de a se deplasa în zona de jos și de a conduce cercetare științifică. Nimeni nu a mai făcut asta până acum.

În SUA este în curs de dezvoltare un robot cu patru picioare pentru transportul mărfurilor, BigDog. Au loc evoluții similare la Fond?

În ceea ce privește platformele de mers pentru transportul mărfurilor sau muniției, fundația nu efectuează astfel de lucrări. Dar unele organizații cu care cooperăm s-au angajat în mod proactiv în evoluții similare. Întrebarea dacă un astfel de robot este necesar pe câmpul de luptă rămâne deschisă. În cele mai multe cazuri, este mai profitabil să folosiți vehicule pe roți sau pe șenile.

- Ce platforme robotizate se creează la FPI, în afară de Fedor?

Dezvoltăm o întreagă gamă de platforme în diverse scopuri. Aceștia sunt roboți de sol, aer și mare. Efectuează sarcini de recunoaștere, transportă mărfuri și, de asemenea, este capabil să desfășoare operațiuni de luptă. Unul dintre domeniile de lucru din acest domeniu este determinarea aspectului și metodelor de testare de utilizare a dronelor, inclusiv a celor de grup. Cred că dacă totul va continua în același ritm, în viitorul apropiat va avea loc o extindere semnificativă a utilizării dronelor, inclusiv pentru misiunile de luptă.

- FPI dezvoltă un satelit atmosferic „Sova” - o aeronavă electrică mare. Cum merg încercările lui?

-Testarea demonstratorului de vehicule aeriene fără pilot Sova a fost finalizată. Un zbor lung a avut loc la o altitudine de aproximativ 20 de mii de m. Din păcate, dispozitivul a căzut într-o zonă de turbulențe severe și a primit daune serioase. Dar până atunci primisem deja toate datele necesare, eram convinși atât de natura promițătoare a direcției de cercetare în sine, cât și de corectitudinea soluțiilor de proiectare alese.. Experiența dobândită va fi folosită pentru a crea și testa un dispozitiv full-size.

Întreprinderea „Roscosmos” NPO numită după. Lavochkina realizează o dezvoltare similară - creând un satelit atmosferic „Aist”. Urmăriți evoluțiile concurenților dvs.?

Suntem la curent cu aceste lucrări și păstrăm legătura cu dezvoltatorii Aist. Nu este vorba despre competiție, ci despre complementaritatea reciprocă.

Pot fi folosite astfel de dispozitive în zona arctică, unde nu există comunicații și infrastructură pentru decolări și aterizări frecvente?

Trebuie avut în vedere că primăvara și toamna, și cu atât mai mult în timpul nopții polare, „satelitul atmosferic” pur și simplu nu poate primi energia necesară pentru a încărca bateriile. Acest lucru îi limitează utilizarea.

Recent, tehnologiile de respirație lichidă au fost demonstrate publicului - scufundarea unui teckel într-un lichid special saturat cu oxigen. Manifestația de „înec” a stârnit un val de proteste. Lucrările în această direcție vor continua după aceasta?

-Lucrările privind respirația lichidă continuă. Pe baza dezvoltării noastre, mii de vieți pot fi salvate. Și nu vorbim doar despre submarini, care, datorită respirației lichide, vor putea să se ridice rapid la suprafață fără consecințe sub formă de boală de decompresie. Există o serie de boli pulmonare și leziuni care pot fi tratate cu succes prin respirație lichidă. Perspective interesante pentru utilizarea tehnologiei de respirație lichidă pentru răcire rapidă organismul atunci când este necesar să încetinească procesele care au loc în el. Acum acest lucru se face prin răcire externă sau prin injectarea unei soluții speciale în sânge. Puteți face același lucru, dar mai eficient, umplându-vă plămânii cu un amestec de respirație răcit.

Șeful laboratorului FPI pentru crearea respirației lichide, Anton Tonshin, cu un teckel pe nume Nicholas, cu ajutorul căruia oamenii de știință de la Fundația pentru Cercetare Avansată (FPI) au studiat posibilitățile respirației lichide

Trebuie remarcat faptul că nu există niciun rău pentru sănătatea animalelor care participă la aceste experimente. Toți „experimentatorii” sunt în viață. Unele dintre ele sunt păstrate într-un laborator unde este monitorizată starea lor. Mulți au devenit animale de companie pentru angajați, dar starea acestora este monitorizată periodic și de specialiștii noștri. Rezultatele observației indică absența consecințe negative respirație lichidă. Tehnologia a fost dovedită și am trecut la crearea de dispozitive speciale pentru implementarea ei practică.

- Când veți trece la cercetarea respirației lichide la oameni?

Teoretic, suntem pregătiți pentru astfel de experimente, dar pentru a le începe este necesar macar crearea și testarea echipamentelor adecvate.

La un moment dat, FPI a dezvoltat o platformă software pentru proiectarea diverselor echipamente, concepute pentru a înlocui software-ul străin. Este folosit undeva?

Lucrările privind crearea unui mediu unificat pentru software-ul rusesc de inginerie „Herbarium” au fost într-adevăr finalizate. Problema utilizării sale în Rosatom și Roscosmos este acum luată în considerare - pentru proiectarea mostrelor de produse promițătoare industria nucleară, precum și tehnologia rachetelor și spațiale.

- Funcționează fondul în domeniul tehnologiilor de realitate augmentată?

-Da, fondul efectuează astfel de lucrări - în special, împreună cu KamAZ. Unul dintre laboratoarele noastre a creat un prototip de ochelari de realitate augmentată care asigură controlul asupra asamblarii componentelor unei mașini. Programul vă spune ce parte trebuie să luați și unde să o instalați. Dacă operatorul efectuează acțiuni incorecte, de exemplu, se abate de la ordinea stabilită de asamblare a produsului sau instalează incorect elementele acestuia, se aude o alertă audio despre pasul incorect și informații despre eroare sunt afișate pe ochelari. Mai mult, este un fapt acțiuni greșite sau chiar încercarea lor este înregistrată într-un jurnal electronic. Ca urmare, trebuie creat un sistem care să elimine posibilitatea asamblarii incorecte. Pe viitor, ne propunem să dezvoltăm acest sistem în direcția miniaturizării și să înlocuim ochelarii cu dispozitive mai avansate.

Perspective tehnologia calculatoarelor este acum asociat cu dezvoltarea computerelor cuantice și securitatea informațiilor cu criptografia cuantică. FPI dezvoltă aceste domenii?

Fundația este implicată în probleme legate de calculul cuantic și crearea bazei de elemente corespunzătoare. În ceea ce privește comunicațiile cuantice, toată lumea aude despre experiențele colegilor chinezi. Dar nu stăm pe loc.

În toamna lui 2016, FPI și Rostelecom au furnizat transmisie cuantică a informațiilor prin cablu de fibră optică între Noginsk și Pavlovsky Posad. Experimentul a avut succes. Astăzi poți vorbi deja la un telefon cuantic. Caracteristică importantă transmiterea cuantică a informaţiei este imposibilitatea interceptării acesteia.

În timpul experimentului menționat, comunicarea cuantică a fost asigurată la o distanță de aproximativ 30 km. Din punct de vedere tehnic, nu există probleme în implementarea lui la o gamă mai mare. Ne pregătim să desfășurăm o sesiune de comunicare printr-un canal atmosferic. Explorăm posibilitatea unui experiment privind comunicarea cuantică din spațiu folosind potențialul Stației Spațiale Internaționale.