Людський організм може пережити
дивні речі в просторі, де знайома привабливість
гравітація зникає.
Сила тяжіння - це не просто сила, це ще й сигнал - сигнал, який говорить тілу, як діяти. Тільки для прикладу, гравітація говорить м’язам і кісткам, наскільки вони повинні бути міцними. В умовах нульової гравітації м’язи швидко атрофуються, оскільки тіло відчуває, що вони йому не потрібні. М’язи, що використовуються для протидії силі тяжіння, такі як стегна та хребет, які допомагають нам підтримувати поставу, можуть втратити до 20 відсотків своєї маси, якщо їх не використовувати. М'язова маса може зникати із швидкістю 5% щотижня.
Вгорі: Астронавт Білл Шеперд готується до тривалого перебування на Міжнародній космічній станції завдяки серії вправ для м’язів на Землі. [Докладніше]
Втрати кісток можуть бути ще більшими. Кістки в космосі атрофуються зі швидкістю 1% на місяць, і моделі припускають, що загальні втрати можуть становити від 40 до 60%. Кров також відчуває гравітацію. Зазвичай на Землі кров збирається в стопах. Коли люди встають, кров'яний тиск у ногах може бути досить високим - близько 200 мм рт.ст. (міліметри ртутного стовпа). У мозку, однак, це лише близько 60-80 мм рт.ст. Цей градієнт артеріального тиску між стопами та головою зникає у просторі, де не існує звичної сили тяжіння. Артеріальний тиск балансує в організмі при рівномірному значенні близько 100 мм рт. Ось чому астронавти виглядають дещо дивно: їх обличчя, введене в рідину крові, набрякає, а ноги, які можуть втратити до літра рідини, втрачають вагу.
Але ця зміна артеріального тиску також посилає сигнал. Наш організм очікує різниці в артеріальному тиску. Підвищений тиск у голові б’є на сполох: у тілі забагато крові! І за два-три дні схуднення астронавти можуть втратити до 22 відсотків об’єму крові в результаті цього неправильного повідомлення. Ця зміна також впливає на серце. "Якщо у вас менше крові в організмі, - пояснює доктор Віктор Шнайдер, медичний дослідник із штаб-квартири НАСА, - то ваше серце не повинно накачувати так сильно. І воно атрофується".
Питання в тому, наскільки важливі ці втрати?
Вгорі: Астронавт Сьюзен Хелмс на Землі (ліворуч) і на борту Міжнародної космічної станції (праворуч).
"Кожен із цих параметрів має свій час відновлення", - говорить Шнайдер. Наприклад, об'єм крові, як правило, відновлюється протягом декількох днів. "Астронавти спрагли, коли повертаються, - пояснює Шнайдер, - тому що їх організм каже, що їм не вистачає крові у венах, а це, в свою чергу, означає:" їдьте, пийте більше ". З тієї ж причини вони не теж багато не мочиться ".
М'язи також можуть відновлюватися. Більшість м’язових мас відновлюються «протягом найближчого місяця», хоча для повного відновлення може знадобитися більше часу. "Зазвичай ми кажемо, що на кожен день у космосі потрібен один день (відновлення на Землі)", - говорить Шнайдер.
Однак відновлення кісток виявилося більш проблематичним. "Для польоту в космосі на три-шість місяців, - говорить Шнайдер, - може знадобитися два-три роки, щоб відновити втрату кісткової маси - якщо це станеться, оскільки деякі дослідження, схоже, припускають таке: Чи заживає кістка коли-небудь ?." Ви ( астронавт) повинен робити багато вправ ", - говорить Шнайдер.
Вгорі: Художник Пет Ролінгс створив цю прекрасну картину ("Неминучий спуск") майбутнього космонавта на Марсі. [ більше інформації]
Земля - не єдина планета, яку могли відвідати космонавти. Одного разу люди здійснять подорож на Марс - це шестимісячна подорож у невагомості до посадки на планету, яка має лише 38% гравітації Землі. "(Нам доведеться тримати) цих космонавтів на розумному рівні", - пояснює Харгенс. "Коли вони потраплять на Марс, їм не буде нікому допомогти, якщо у них виникнуть проблеми". Вони повинні бути в змозі впоратися самі.
Вправа - це головне. Але вправи в космосі відрізняються від того, як ви робите вправи на Землі. Тут гравітаційне потяг автоматично забезпечує силу опору, яка підтримує м’язи та кістки у формі. "(У космосі), навіть якщо ти виконуєш той самий обсяг роботи, що й на Землі, ти втрачаєш компонент сили тяжіння", - говорить Шнайдер.
Існує також пристрій, відомий як IRED, або тимчасовий резистивний вправний пристрій, розроблений в NASA. IRED складається з серії контейнерів, які забезпечують опір понад 300 фунтів під час різноманітних вправ. Ефективність IRED все ще вивчається, каже Шнайдер.
Вгорі: Космонавт Юрій Усачов носить шлейку під час проведення ряду вправ на витривалість на борту Міжнародної космічної станції. [ більше інформації]
Крім того, є ще один пристрій, який намагається краще імітувати гравітацію. Харгенс та його колеги розробляють пристрій негативного тиску нижньої частини тіла (LBNP). Цей пристрій складається з відділення, в якому є ходунки, і це, за словами Гаргенса, залежить від потужності всмоктування звичайного пилососа. "Ми виявили, - каже він, - що ми можемо забезпечити масу тіла, застосовуючи негативний тиск на нижню частину тіла".
Пристрій, пояснює Харгенс, запобігає більшій частині втрат серцево-судинної та м’язової функції. Це також виявляється ефективним у зменшенні часткової втрати кісткової маси. Одна з причин полягає в тому, що LBNP дозволяє космонавтам здійснювати вправи з ефективною масою тіла від 100 до 120% від того, що вони відчували б на Землі. Інша причина полягає в тому, що - на відміну від будь-якого іншого тренувального пристрою, який був розроблений раніше - він знову встановлює градієнт артеріального тиску, збільшуючи цей тиск в ногах.
"З'являється все більше доказів, - говорить Гаргенс, - що різні системи в людському організмі взаємодіють між собою". Наприклад, "ви не можете сильно навантажувати кістку і чекати, поки вона відновиться, якщо ви також не берете на себе приплив крові до цієї кістки".
Вчені не впевнені, як гравітація «сигналізує» тілу, щоб підтримувати кістки та м’язи в належному стані. "Ми знаємо, що гравітація якимось чином перетворюється з механічного сигналу на хімічний - і ми знаємо про них досить багато", - говорить Шнайдер. Однак механічні сигнали все ще залишаються загадкою.
Вниз: Ніяких болів не виграв! Астронавт Чарльз Конрад-молодший, командир першої пілотованої місії Skylab, витирає піт з чола після тренування на велоергометрі під час тренувань Skylab в космічному центрі Джонсона. [Детальніше]
Якби дослідники могли визначити сигнали, необхідні для виробництва здорових м’язів і кісток, можна було б «купувати таблетки і робити вправи», які викликали б ці сигнали, перебуваючи на Землі.
"Ми тільки починаємо з досліджень. Дивлячись на зміни, які відбуваються у людей", - говорить Шнайдер.
А відповіді? Вони чекають нас. у космосі, де відсутність ваги нагадує нам, що гравітаційна сила все-таки не така вже й погана. Іноді наш щоденний поєдинок проти гравітації - це поєдинок, але ми знаємо, що цей бій того вартий!
Посилання в МережіЛабораторія космічної фізіології -- в Дослідницькому центрі Еймса, включає інформацію про системи вправ з негативним тиском у нижній частині тіла.
Камені в нирках у космосі? - Без звичного гравітаційного тяжіння люди можуть бути більш схильними до каменів у нирках.
Затяжка - Дослідники також перевіряють вплив низької гравітації на легені, проводячи цей експеримент на борту Міжнародної космічної станції.
Педаль швидше! --Юрій Васильович Усачов Командир Росавіакосмосу, експедиція друга, вправи на велоергометрі в модулі обслуговування «Звезда» на Міжнародній космічній станції.
Дослідження NASA допомагають зрозуміти та лікувати остеопороз -- Дізнайтеся більше про втрату кісткової маси на Землі та в космосі на сторінці NASA "У моєму житті є простір".
Приєднуйтесь до нашого постійно зростаючого списку передплатників - зареєструйтесь тут, щоб отримати нашу негайну службу доставки новин - і ви отримуватимете електронне повідомлення кожного разу, коли ми публікуємо нову історію
Плюс