Súlytalanság és hatása az űrhajósokra

A súlytalanság vagy a nulla gravitáció érzése akkor következik be, ha a gravitáció hatása nem érezhető. Technikailag elmondható, hogy a gravitáció mindenütt létezik az univerzumban, mert meghatározzák azt az erőt, amely két testet vonz egymáshoz. De az űrhajósok az űrben általában nem érzik annak hatásait.

A Nemzetközi Űrállomás, például örökös szabadesésben van a Föld felett. Előre irányuló mozgása azonban nagyjából megegyezik a bolygó felé esés sebességével. Ez azt jelenti, hogy a bent lévő űrhajósok nincsenek bizonyos irányba húzva. Tehát lebegnek.

Ha nem kell súlyt viselnie a lábán, az pihentetőnek tűnik, de hosszú távon sok egészségügyi probléma társul hozzá. A csontok és az izmok gyengülnek, és más változások is végbemennek a testen belül. Az ISS egyik feladata annak vizsgálata, hogy az űrhajós egészségét hogyan befolyásolják a súlytalanság hosszú időszaka.

A súlytalanság megtapasztalása

Nem kell elhagynia a Földet, hogy (röviden) elkerülje a kötelékeket gravitáció. Aki gyorsan domborodik a domb tetejére egy gyors hullámvasúton, vagy aki a szél által hirtelen lenyomott kis repülőgépben ül, rövid ideig súlytalanságot él át.

Tartósabb periódusok lehetségesek a parabolát repülõ gépekben. A NASA csökkentett gravitációs repülési program, például körülbelül 30–40 parabola sorozatban repül gépekkel a kutatók számára, hogy kísérleteket hajtsanak végre a fedélzeten. Minden emelkedés 30 másodpercig a gravitációs erő körülbelül kétszeresét jelenti. Majd amikor a repülőgép, amelyet "Hányás üstökösnek" is neveznek, mert hányingert okoz néhány utasnak, eléri a parabola tetejét és leereszkedik, az utasok körülbelül 25 másodpercig érzik a mikrogravitációt. (Ha ezt Ön maga szeretné megtapasztalni, akkor a Zero G Corp.-hez hasonló cégek súlytalan joyride-eket kínálnak repülőgépekben, természetesen áron.)

Az "Apollo 13" film forgatócsoportja és színészei órákat töltöttek egy olyan repülőgép fedélzetén, amely újra és újra parabolikus járatokat repített. Ez lehetővé tette a színészek számára, hogy a film űrhajójában töltött idő alatt valóban "lebegjenek", ahelyett, hogy nehézkes vezetékekre támaszkodnának.

Az űrhajósok azonban sokkal hosszabb ideig tapasztalják a súlytalanságot. A leghosszabb ideig az űrben töltött idő 1994-95 volt, amikor Valeri Poljakov csaknem 438 napot töltött az űrben.

Még néhány nap az űrben is átmeneti egészségügyi problémákat jelenthet, amint azt Heidemarie Stefanyshyn-Piper felfedezte, miután két hetet töltött az űrben az STS-115 alatt 2006-ban. A leszállás utáni sajtótájékoztatón Piper összeomlott, mivel nem volt teljesen igazítva a gravitációhoz.

Ideiglenes egészségügyi hatások

A súlytalanság a test több kulcsrendszerének ellazulását okozza, mivel már nem küzd a gravitáció húzásával. Az űrhajósok fel- és lefelé érzése összezavarodik, mondta a NASA, mert a vestibularis rendszer már nem tudja kitalálni, hol van a talaj és a mennyezet. Az űrhajók tervezői ezt figyelembe veszik; például az ISS, a falakon található összes írás ugyanabba az irányba mutat.

A személyzet tagjai proprioceptív rendszerükben is megzavarodnak, amely megmondja, hogy a karok, a lábak és a test egyéb részei egymáshoz képest milyen irányban helyezkednek el. "Az első éjszaka az űrben, amikor lefeküdtem aludni" - mondta az egyik Apollo űrhajós a NASA interjújában. "Hirtelen rájöttem, hogy elvesztettem a nyomát. A karjaimat és a lábaimat. Amit csak az eszem tudott mondani, a végtagjaim nincs ott."

Ez a dezorientáció miatt az űrhajósok néhány napig nyugtalanná válhatnak. Az egyik híres példa erre az év során került sor Apollo 9 Rusty Schweickartnak meg kellett változtatnia egy tervezett űrsétát, mert rosszul érezte magát. Az volt a gond, hogy ha űrruhájában hányt, a folyadék átterjedhet sisakján (nehezen látva), vagy zavarhatja a légzőkészüléket, és halálra fulladhat.

Az űrhajókat úgy is meg kell tervezni, hogy figyelembe vegyék a mikrogravitációt. Az űrséták során például az űrhajósoknak extra kapaszkodókra és támaszokra van szükségük űrhajóik külső oldalán, hogy lehorgonyozhassák magukat, és ne lebegjenek el. (Az űrhajósok szintén tapogatóznak hozzájuk, ha elveszítik a tapadásukat.)

Hosszú távú egészségügyi hatások

Az űrhajósok az űrben hetekig-hónapokig bajba kerülhetnek. A csontokban lévő kalcium a vizelettel ürül ki. Ahogy a csontok gyengülnek, az űrhajósok hajlamosabbak törni őket, ha megcsúsznak és leesnek, akárcsak a csontritkulásban szenvedők. Az izmok tömegüket is elveszítik.

De a Nemzetközi Űrállomáson eltöltött idő segített a NASA-nak tanulmányokat folytatni arról, hogyan befolyásolja az űrhajósok egészségét az idő súlytalanságban. Az ügynökség már változtatott. Például 2008-ban lecserélte az ideiglenes rezisztív edzőeszközt (iRED) az Advanced Resistive Exercise Device készülékre, lehetővé téve az űrhajósok számára a súlyemeléseket anélkül, hogy "maximalizálták volna" a legnagyobb súlyukat. Az ARED a csontsűrűség és az izomerő jobb eredményeihez kapcsolódik, bár az űrben minden következtetést nehéz levonni (általában azóta), mivel az űrhajósok populációja már alkalmas és rendkívül kicsi.

Az űrhajósoknak általában napi két órás gyakorlási idő áll rendelkezésre az űrben, hogy ellensúlyozzák ezeket a hatásokat; ez az idő nemcsak a szív- és érrendszeri testmozgást és a súlyemelést foglalja magában, hanem az átöltözésre és a felszerelés felállítására vagy leszerelésére is. A testmozgás ellenére még mindig hónapokig tartó rehabilitációra van szükség ahhoz, hogy alkalmazkodjon a Földön egy tipikus féléves űrmisszió után. Újabban az orvosok felfedezték a szemnyomás változását a pályán. A NASA nyomon követte az űrállomáson tartózkodó űrhajósok látási változásait, de semmi olyan súlyos, ami aggodalmat keltene. Az okát még vizsgálják, bár az egyik lehetséges bűnös a gerincfolyadékot tartalmazza, amely a mikrogravitációban állandó marad a normális elmozdulás helyett, amely a Földön történik, amikor lefekszik vagy feláll. A gerincfolyadék mellett egy 2017-es tanulmány nyomon követte mind a rövid, mind a hosszú repülésű űrhajósok változását. Egyes tanulmányok rámutatnak arra is, hogy az űrhajósok a szűrőrendszer miatt kissé megemelkedett szén-dioxid-szintet tapasztalnak az állomáson; hogy a gáz is hozzájárulhat a szemproblémákhoz.

Scott Kelly, a NASA volt űrhajósa egy ritka, egyéves misszióban vett részt a Nemzetközi Űrállomáson 2015-16-ban. Ikertestvére és a NASA egykori űrhajósa (aki Scott előtt ment nyugdíjba) beleegyezett abba, hogy Scott mellett több "ikerkísérletben" vegyenek részt, hogy összehasonlítsák Scott egészségi állapotát az űrben a Mark egészségi állapotával.

Egy 2017 októberében közzétett tanulmány előzetes eredményei azt mutatták, hogy a különböző gének be- vagy kikapcsolódnak az űrben. Más, az év elején tárgyalt tanulmányok finom változásokat is feltártak. Például Scott telomerjei (amelyek lassítják a kromoszóma romlását) ideiglenesen hosszabbak lettek az űrben. Scottnak enyhe romlása volt a kognitív képességekben (gondolkodási sebesség és pontosság) és a csontképződésben is, bár nem volt elég ahhoz, hogy aggódjon.

A mikrogravitációs egészségügyi kísérletekkel dolgozó tudósok megjegyzik, hogy a pályán észlelt változások gyakran utánozzák azt, ami az emberek természetes öregedésével történik, bár a folyamatok gyakran eltérőek. Kanadai kutatók egy csoportja - akik közül néhánynak van szakértelme az űrgyógyászat terén - hozzáférhet egy hosszú távú egészségügyi intézményhez a Waterloo Egyetem idősek számára. A kutatók ott mérhetik meg az időseket a lakóhelyükön, ahelyett, hogy bevinnék őket egy laboratóriumba, ahol a körülmények mesterségesek, és elfedhetik vagy eltúlozhatnak bizonyos egészségi állapotokat.