Тренировки астронавтов в космосе: для чего, оборудование и что будет, если не тренироваться

Если астронавт перестанет тренироваться на орбите, через несколько месяцев он не сможет нормально ходить по возвращении на Землю. Разбираемся, почему астронавтам нужны тренировки даже в космосе и как это происходит.

На Земле тело постоянно борется с гравитацией. Мышцы все время удерживают осанку, кости несут нагрузку, сердце качает кровь против силы тяжести. Это настолько привычно, что мы не замечаем этой «тренировочной программы», которая длится 24/7.

В микрогравитации (состояние, возникающее во время свободного падения или вращения вокруг планеты) этой программы не существует. И тело реагирует очень быстро.

Как же тело реагирует на пребывание в таком состоянии длительное время?

Мышечная атрофия. Комплексный обзор 2025 года показал, что поперечное сечение основных постуральных мышц — разгибателей спины, квадратной мышцы поясницы — уменьшается на 4,6–8,4% уже за 4–7 месяцев миссии. Мышцы ног и ягодиц страдают еще больше, потому что у них полностью исчезает «фоновая нагрузка» от передвижения.

Потеря костной ткани. Системный обзор 2022 года показал, что кости теряют минеральную плотность в 6 раз быстрее, чем при менопаузе — одном из самых быстрых природных процессов костной резорбции. Больше всего страдают кости, несущие вес тела на Земле: бедренная и большеберцовая.

Сердечно-сосудистое деконделирование. Обзор PMC (2024) — без гравитации сердцу не нужно так сильно «качать» кровь снизу вверх. Сердечная мышца слабеет, объем крови уменьшается на 10–15%. После возвращения на Землю такие астронавты могут потерять сознание просто от того, что встали.

Смещение жидкостей. В невесомости жидкость перетекает из ног в верхнюю часть тела — голова «распухает», ноги худеют. Это влияет на давление в черепе, зрение и работу сердца.

Все это вместе — причина, почему тренировки на МКС и в  таких миссиях как Артемида не развлечение, а медицинская необходимость.

2,5 часа в день, 6 дней в неделю. Это официальный протокол NASA для астронавтов на МКС.

Из них:

Это больше, чем тренируется большинство людей на Земле. Но для астронавта это минимум для выживания, а не излишняя дисциплина.

Исследование NASA Sprint Study показало, что интервальные тренировки высокой интенсивности (HIIT-протокол) могут быть эффективнее классического подхода и сохранять мышцы и сердечно-сосудистую систему при расходе меньшего количества времени. Это важно, потому что время астронавтов на МКС расписано буквально по минутам.

Главный тренажер для силовых упражнений. Напоминает кабельный тренажер — только вместо весов здесь вакуумные цилиндры, создающие сопротивление от 0 до 272 кг. Это позволяет делать приседания, становую тягу, жим на плечи, тягу на блоке — почти полноценная «качалка» в микрогравитации.

Исследование 2019 года подтвердило, что ARED частично защищает от потери костной ткани, особенно кортикальной кости бедра. Но полностью остановить потерю трабекулярной (губчатой) кости не удается даже при регулярных тренировках. Комбинация ARED+ аленродонат (бисфосфонат) дает лучшие результаты.

Беговая дорожка, названная в честь американского телеведущего Стивена Колбера (после шутки на шоу). Астронавт привязывается к ней ремнями через систему корджей — они тянут тело вниз, имитируя вес. Без этого он просто «взлетит» при каждом шаге.

Сила натяжения регулируется от 50 до 100% массы тела. Это позволяет постепенно увеличивать нагрузку на кости и суставы.

Велотренажер с системой изоляции вибраций, чтобы педалирование не передавало колебания оборудования станции. Педали, но без сидения в привычном понимании: астронавт «улетает» на нем в невесомости, удерживаясь ногами и руками.

Для миссий Артемида и предстоящих полетов к Марсу разрабатывается более компактное оборудование — в частности, маховичный тренажер (flywheel device). Он занимает меньше места, чем ARED, и не нуждается в вакуумных цилиндрах. Принцип работы: сопротивление создается инерцией маховика — похож на тренажеры GYKO или Technogym Excite+ на Земле.

На ARED астронавты выполняют классический силовой протокол:

На T2 — ходьба, бег, интервальные спринты. На CEVIS — аэробная езда в умеренном и интенсивном темпе.

Исследование влияния упражнений на мультисистемную функцию (PMC, 2023) подтвердило, что комбинация силовой и аэробной тренировки на МКС существенно сохраняет мышечную массу, костную плотность и сердечно-сосудистую функцию по сравнению с контрольными группами без тренировок. Но полной сохранности достичь не удается — некоторая потеря все равно происходит.

Это не гипотетический вопрос — в ранней космонавтике астронавты возвращались практически без физической подготовки на борту. Происходящее дальше и стало причиной обязательных тренировок.

Первые часы после посадки. Астронавт, который провел 6 месяцев без достаточной тренировки, после приземления не может нормально стоять. Привыкшее к невесомости тело внезапно получает полное земное тяготение — и сердце, кости, мышцы к этому не готовы. Документальные видеозаписи после миссий МКС показывают, что даже тренированные астронавты первые минуты после выхода из капсулы не могут ходить самостоятельно.

Сердечно-сосудистый коллапс. Без тренировок сердце атрофируется в микрогравитации — его объем уменьшается, мышца слабеет. При возвращении на Землю, где кровь снова должна течь снизу вверх против силы тяжести, слабое сердце не справляется. Результат — ортостатическая гипотензия: резкое падение давления при вставании, головокружение, обморок. Обзор 2024 года подтверждает, что без аэробных тренировок эти изменения в сердце после долгого полета могут быть необратимыми.

Мышцы, которые отказывают. Исследование системного воздействия на опорно-двигательный аппарат показало, что без тренировок за 6 месяцев мышцы ног теряют до 20% объема, а сила разгибателей голени — до 32%. После приземления астронавт практически не может удержать свой вес. Реабилитация без предварительных тренировок занимает 1–2 года вместо нескольких месяцев.

Ломающиеся кости. Без силовых тренировок костная ткань в микрогравитации резорбируется со скоростью, которой нет ни одного земного аналога. После возвращения такие кости — хрупкие, не готовые к погрузке. Риск стрессовых переломов при первой же попытке нормально ходить очень высок. Исследование 2019 года на ARED показало, что даже с тренировками трабекулярная кость полностью не восстанавливается в течение года после миссии. Без тренировок этот процесс был бы еще более драматичным.

Когнитивные и вестибулярные нарушения. Вестибулярная система (орган равновесия) полностью перенастраивается под микрогравитацию. Без физической активности, стимулирующей вестибулярные и проприоцептивные рецепторы, астронавты после посадки не могут нормально ходить по прямой, падают, когда закрывают глаза, не могут выполнять точные движения руками.

Реальный пример — миссии до установления обязательных тренировок. Во время некоторых ранних миссий «Союз» в 1970-х тренировкам уделяли мало внимания. Астронавты после 175-суточного полета едва передвигались после приземления, нуждались в месяцах реабилитации, и так и не восстановили полностью некоторые функции. Именно это явилось точкой отсчета для разработки современных протоколов.

Сколько времени на восстановление

Даже при 2,5 часах тренировок в день полное восстановление после 6-месячной миссии занимает в среднем 3–6 месяцев реабилитации на Земле. Без тренировок, по оценкам специалистов NASA, этот срок увеличился бы до 1,5–3 лет. Восстановление некоторых функций может быть неполными.

Тренировка астронавтов — это ультраэкстремальный пример происходящего с любым телом при длительном отсутствии нагрузок. Постельный режим, иммобилизация после травмы, сидячий образ жизни — это тоже самое, но в меньшем масштабе. Мышцы и кости существуют потому, что ими пользуются. Перестают — и тело начинает их «разбирать».

Исследования NASA и ЕКА дали медицине бесценные данные о том, как сохранять мышечную массу и костную ткань у людей с ограниченной подвижностью — у пожилых пациентов после операций при реабилитации. Космос дал нам подтверждение того, что силовые тренировки — это не развлечение, а физиологическая потребность.

Если тело не получает нагрузки — оно деградирует. Независимо от того, ты на орбите или просто две недели не выходишь из дома.

Астронавты тренируются 2,5 часа в день не ради формы, а чтобы сохранить способность ходить после возвращения. Микрогравитация — это ускоренная версия того, что происходит с телом без движения: мышцы атрофируются, кости теряют плотность, сердце слабеет.

Мы будем с радостью ждать тебя и твоих друзей в наших спортивных пространствах APOLLO NEXT. Надеемся, что ты найдешь здесь своего тренера, нутрициолога и дружеское спортивное сообщество.

Подпишитесь на наш канал в Instagram и TikTok, чтобы узнать еще больше интересной и полезной информации!

Ссылки на научные источники (Scientific References):