Тренажёры на МКС: как космонавты тренируются в невесомости

В 2010 году британский астронавт Тимоти Пик пробежал Лондонский марафон на МКС — 3 часа 35 минут на беговой дорожке, пристёгнутый к ней резиновыми жгутами, чтобы не улететь в невесомости. Это не рекорд скорости. Это рекорд изобретательности — и демонстрация того, насколько серьёзно космические агентства относятся к физическим нагрузкам в космосе.

На МКС есть три специализированных тренажёра. Их создание стоило десятков миллионов долларов. Космонавты проводят на них два с половиной часа каждый день — шесть дней в неделю. Это не спортивный энтузиазм. Это условие выживания.

Разбираем, как это устроено — и почему принцип, который стоит за этими тренировками, важен не только на орбите.

🚨 Без физических нагрузок в космосе мышцы начинают атрофироваться уже в первые дни полёта. Без тренировок возвращение на Землю после шестимесячной миссии означало бы неспособность ходить и выполнять базовые движения руками. Тренировки на МКС — медицинская необходимость, не опция.

Три тренажёра, которые удерживают тело

Инженеры NASA и ESA решали нетривиальную задачу: создать оборудование, которое даёт настоящую физическую нагрузку в условиях, где нет веса. Каждый тренажёр — отдельное конструкторское решение.

COLBERT — беговая дорожка. Полное название: Combined Operational Load-Bearing External Resistance Treadmill. Бегать в невесомости невозможно без фиксации — тело просто оттолкнётся и улетит. Решение: специальная система жгутов, которые прижимают космонавта к дорожке с усилием, имитирующим часть веса тела на Земле. Дорожка установлена на виброизоляционной платформе, чтобы вибрация от бега не передавалась на конструкцию станции.

CEVIS — велоэргометр. Cycle Ergometer with Vibration Isolation System. Проще в конструкции: космонавт пристёгивается к сиденью и крутит педали, сопротивление задаётся электронно. Не нагружает мышцы так интенсивно, как ARED, но незаменим для кардиотренировок.

ARED — главный тренажёр силовых нагрузок. Advanced Resistive Exercise Device. Это самая сложная часть. На Земле штанга давит вниз за счёт гравитации. В невесомости гравитации нет — нужен другой источник сопротивления. ARED использует вакуумные цилиндры и систему тросов, которые создают нагрузку до 270 кг при концентрическом движении. На нём выполняют приседания, становую тягу, жим, сгибание рук, подъёмы на носки — 29 различных упражнений. Весь диапазон основных мышечных групп, включая мышцы предплечий и кистей (ESA).

💡 ARED был введён в эксплуатацию в 2009 году. До него на МКС использовался менее мощный предшественник — iRED. После перехода на ARED данные ESA показали увеличение доли силовых тренировок в общем объёме нагрузок с 33 до 46%, что улучшило показатели сохранения мышечной массы.

Как выглядит тренировочный день на МКС

По данным Green et al. (2017, European Journal of Sport Science, PMC4971634), описывающих программу ESA для длительных миссий: космонавты тренируются 2,5 часа в день шесть дней в неделю. Это включает время на подготовку и уборку оборудования.

Программа персонализирована для каждого члена экипажа и разделена на три фазы: адаптация (первые недели, умеренные нагрузки 50–60% от предполётного уровня), основная фаза (постепенное увеличение нагрузки на 3–5% в неделю) и подготовка к возвращению (нагрузки, имитирующие условия Земли).

Аэробные и силовые тренировки чередуются. Ни один тренажёр не перекрывает функцию другого: COLBERT и CEVIS держат сердечно-сосудистую систему, ARED — мышечную массу и силу. Пропуск даже одного-двух дней заметен на показателях.

⚠️ Даже при полном соблюдении тренировочного протокола у части космонавтов после возвращения фиксируется снижение аэробной мощности и мышечной силы. Особенно это выражено у нижних конечностей. Реабилитация после шестимесячной миссии занимает от нескольких недель до нескольких месяцев.

Почему 2,5 часа — именно столько

Не меньше — потому что меньший объём не компенсирует отсутствие гравитационной нагрузки. Не больше — потому что у экипажа есть научная работа, техническое обслуживание, сон, приём пищи. Время на МКС расписано по минутам.

Этот баланс — результат десятилетий исследований. Первые космонавты тренировались меньше и возвращались в значительно худшем состоянии. Сейчас программа отработана до уровня, когда большинство членов экипажа после приземления могут самостоятельно выйти из капсулы — пусть и с поддержкой.

Ключевой принцип, который вынесла космическая медицина: регулярность важнее интенсивности. Умеренная ежедневная нагрузка эффективнее редкой высокоинтенсивной. Тело не накапливает «запасы» от тренировки впрок — оно реагирует на постоянный сигнал.

✅ Вывод космической медицины, применимый на Земле: для поддержания функции мышц нужна регулярная нагрузка — каждый день, пусть небольшая. Для кистей и предплечий, которые в офисном режиме систематически недогружены, это особенно актуально.

Мышцы рук: отдельная история

На ARED предусмотрены упражнения для верхней части тела, включая бицепсы и предплечья. Но хватательные мышцы кистей в стандартном протоколе нагружаются меньше, чем крупные группы. Именно поэтому реабилитологи, работающие с вернувшимися космонавтами, уделяют кистям отдельное внимание.

На Земле та же проблема — в меньшем масштабе. Офисный сотрудник не испытывает дефицита движения так остро, как космонавт в невесомости. Но кисти и предплечья у него нагружаются однобоко: монотонная работа с клавиатурой и мышью даёт статическое напряжение без настоящей нагрузки на хватательные мышцы.

Результат накапливается годами: снижение силы хвата, нарушения кровообращения в предплечьях, постепенная потеря подвижности суставов. Это не катастрофа, как на МКС. Но направление то же.

💡 Атрофия мышц в невесомости: почему тело забывает себя без нагрузки — механизм атрофии подробно

Принцип МКС — в ладони

Смяч — тактильный инструмент из натуральной кожи с органическим ядром — работает по тому же принципу, который NASA и ESA реализовали на МКС: регулярная, посильная, ежедневная нагрузка на мышцы, которые иначе не получают достаточного стимула. Не тренировочная нагрузка — поддерживающая. Именно такую и рекомендует космическая медицина для хватательных мышц в период между полноценными тренировками. Несколько минут в день — как два с половиной часа на МКС, только без жгутов и вакуумных цилиндров.

✅ Тактильный инструмент, о котором написана эта статья, теперь выпускается под названием Чилс. Заказ и подробности — на чилс.рф

Статья носит ознакомительный и просветительский характер. Данные о тренажёрах МКС приведены по официальным материалам NASA и ESA, а также рецензируемым источникам. Смяч не является медицинским изделием и не связан с космическими агентствами.

Источники

Полный список исследований с DOI и PMID — здесь

Green D.A. et al. (2017). Exercise and Ergonomics on the International Space Station. European Journal of Sport Science. PMC4971634. DOI: 10.1080/17461391.2016.1191635
Scott J.M. et al. (2023). Effects of exercise countermeasures on multisystem function in long duration spaceflight astronauts. npj Microgravity. DOI: 10.1038/s41526-023-00256-5
Maffiuletti N.A. et al. (2019). Neuromuscular electrical stimulation as countermeasure for skeletal muscle atrophy. Frontiers in Physiology. DOI: 10.3389/fphys.2019.01031
Fitts R.H. et al. (2000). Microgravity and skeletal muscle. Journal of Applied Physiology. DOI: 10.1152/jappl.2000.89.2.823

Институциональные источники: NASA Astronaut Exercise (nasa.gov/missions/station/iss-research/astronaut-exercise); ESA Advanced Resistive Exercise Device (esa.int); ESA T2 COLBERT Treadmill (esa.int).