A súlytalanság vagy a súlytalanság érzése akkor következik be, amikor a gravitáció hatása nem érezhető. Technikailag a gravitáció mindenhol létezik a világegyetemben, mert úgy határozzák meg, hogy az az erő, amely két testet egymáshoz vonz. De az űrhajósok az űrben általában nem érzik a hatását.

A Nemzetközi Űrállomás például örökös szabadesésben van a Föld felett. Előre irányuló mozgása azonban éppen csak megegyezik a bolygó felé történő “zuhanásának” sebességével. Ez azt jelenti, hogy a benne lévő űrhajósokat nem húzza semmilyen meghatározott irányba. Tehát lebegnek.

Az, hogy nem kell súlyt viselnie a lábának, pihentetőnek hangzik, de hosszú távon számos egészségügyi problémával jár. A csontok és az izmok meggyengülnek, és egyéb változások is végbemennek a szervezetben. Az ISS egyik feladata, hogy tanulmányozza, hogyan hat az űrhajósok egészségére a hosszú súlytalanságban töltött időszakok.

A súlytalanság megtapasztalása

Nem kell elhagyni a Földet ahhoz, hogy (rövid időre) kiszabaduljunk a gravitáció kötelékeiből. Bárki, aki egy gyors hullámvasúton felért a hegytetőre, vagy aki egy kisrepülőgépben ült, amelyet hirtelen lefelé lökött a szél, rövid időre megtapasztalta a súlytalanságot.

A parabola alakban repülő repülőgépekben hosszabb ideig tartó periódusok is lehetségesek. A NASA csökkentett gravitációs repülési programja például körülbelül 30-40 parabolából álló sorozatban repíti a repülőket, hogy a kutatók kísérleteket végezzenek a fedélzeten. Minden egyes emelkedés 30 másodpercig a gravitációs erő kétszeresének megfelelő erőt fejt ki. Ezután, amikor a repülőgép, amelyet “hányás-üstökösnek” is neveznek, mert néhány utasnak hányingere lesz tőle, eléri a parabola csúcsát és leereszkedik, az utasok körülbelül 25 másodpercig mikrogravitációt éreznek. (Ha valaki maga is szeretné ezt megtapasztalni, az olyan cégek, mint a Zero G Corp. súlytalan örömrepüléseket kínálnak repülőgépeken, természetesen pénzért.)

Az “Apollo 13” című film stábja és színészei órákat töltöttek egy olyan repülőgép fedélzetén, amely újra és újra parabolikus repüléseket hajtott végre. Ez lehetővé tette, hogy a színészek valóban “lebegjenek” a filmbeli űrhajóban töltött idő alatt, ahelyett, hogy nehézkes drótokra támaszkodtak volna.

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

Még néhány nap az űrben is okozhat átmeneti egészségügyi problémákat, ahogy Heidemarie Stefanyshyn-Piper felfedezte, miután 2006-ban az STS-115 során két hetet töltött az űrben. A leszállást követő sajtótájékoztatón Piper összeesett, mivel nem tudott teljesen visszailleszkedni a gravitációhoz.

Átmeneti egészségügyi hatások

A súlytalanság hatására a szervezet számos kulcsfontosságú rendszere ellazul, mivel már nem küzd a gravitáció vonzásával. Az űrhajósok fel és le érzékelése összezavarodik, mondta a NASA, mert a vestibuláris rendszer már nem tudja kitalálni, hol van a föld és a mennyezet. Az űrhajók tervezői ezt figyelembe veszik; az ISS-en például minden írás a falakon ugyanabba az irányba mutat.

A legénység tagjai a proprioceptív rendszerükben is zavart tapasztalnak, amely megmondja, hogy a karok, a lábak és más testrészek hol helyezkednek el egymáshoz képest. “Az első éjszaka az űrben, amikor elaludtam” – mondta egy Apollo űrhajós egy NASA-interjúban – “hirtelen rájöttem, hogy elvesztettem a fonalat … a karjaim és a lábaim között. Amennyire az elmém meg tudta állapítani, a végtagjaim nem voltak ott.”

Ez a tájékozódási zavar néhány napig émelygést okozhat az asztronautáknál. Az egyik híres példa erre az Apollo 9 során történt 1969-ben. Rusty Schweickartnak meg kellett változtatnia egy tervezett űrsétát, mert rosszul érezte magát. Az aggodalom az volt, hogy ha az űrruhában hányt, a folyadék átterjedhet a sisakján (megnehezítve a látását), vagy megzavarhatja a légzőkészüléket, és esetleg halálra fulladhat.

A űrhajókat úgy is kell tervezni, hogy figyelembe vegyék a mikrogravitációt. Az űrséták során például az űrhajósoknak extra kapaszkodókra és lábakra van szükségük az űrhajó külsején, hogy le tudjanak horgonyozni, és ne lebegjenek el. (Az asztronauták kötéllel is rögzülnek hozzájuk arra az esetre, ha elveszítenék a kapaszkodójukat.)

Hosszú távú egészségügyi hatások

A hetekig-hónapokig az űrben tartózkodó asztronautáknak bajba kerülhetnek. A csontokban lévő kalcium a vizelettel kiválasztódik. Mivel a csontok gyengülnek, az űrhajósok hajlamosabbak eltörni őket, ha megcsúsznak és elesnek, akárcsak a csontritkulásban szenvedők. Az izmok is veszítenek a tömegükből.

A Nemzetközi Űrállomáson töltött idő azonban segített a NASA-nak abban, hogy tanulmányokat végezzen arról, hogyan befolyásolja az űrhajósok egészségét a súlytalanságban töltött idő. Az ügynökség máris változtatásokat eszközölt. Például 2008-ban lecserélte az ideiglenes ellenállásos edzőkészüléket (iRED) a fejlett ellenállásos edzőkészülékre (Advanced Resistive Exercise Device), amely lehetővé teszi az űrhajósok számára, hogy súlyemelést végezzenek anélkül, hogy “maximalizálnák” a felső súlyukat. Az ARED jobb eredményekkel hozható összefüggésbe a csontsűrűség és az izomerő terén, bár az űrben nehéz minden következtetést levonni (általánosságban), mivel az űrhajósok populációja eleve fitt és rendkívül kicsi.

Az űrhajósoknak általában napi két órányi edzésidő áll rendelkezésre az űrben, hogy ellensúlyozzák ezeket a hatásokat; ez az idő nem csak a szív- és érrendszeri edzést és a súlyemelést foglalja magában, hanem a ruhaváltásra és a felszerelés fel- és leszerelésére szánt időt is. A testmozgás ellenére egy tipikusan hat hónapos űrmisszió után a Földön még mindig hónapokig tart a rehabilitáció. Nemrégiben az orvosok felfedezték a szemnyomás változását a Föld körüli pályán. A NASA nyomon követte az űrállomáson tartózkodó űrhajósok látásváltozását, de semmi olyan súlyosat, ami aggodalomra adna okot. Az okát még vizsgálják, bár az egyik lehetséges bűnös a gerincfolyadék, amely a mikrogravitációban állandó marad a Földön szokásos, fekvéskor vagy felálláskor bekövetkező elmozdulás helyett. Egy 2017-es tanulmány a gerincfolyadékon kívül a rövid és hosszú távú repülésen átesett űrhajósoknál is nyomon követte a változásokat. Egyes tanulmányok arra is rámutatnak, hogy az űrhajósok a szűrőrendszer miatt kissé megemelkedett szén-dioxid-szintet tapasztalnak az állomáson; ez a gáz szintén hozzájárulhat a szemproblémákhoz.

A NASA korábbi űrhajósa, Scott Kelly 2015-16-ban egy ritka, egyéves küldetésen vett részt a Nemzetközi Űrállomáson. Ikertestvére, a NASA korábbi űrhajósa, Mark (aki Scott előtt ment nyugdíjba) beleegyezett, hogy Scott-tal együtt részt vegyen több “ikerkísérletben”, hogy összehasonlítsák Scott egészségét az űrben és Markét a földön.

A 2017 októberében közzétett egyik tanulmány előzetes eredményei azt mutatták, hogy az űrben különböző gének kapcsolnak be vagy ki. Más, az év elején tárgyalt tanulmányok szintén finom változásokat mutattak ki. Például a telomerek (amelyek lassítják a kromoszómák romlását) Scottban átmenetileg hosszabbak lettek az űrben. Scott kognitív képességei (gondolkodási sebesség és pontosság) és csontképződése is enyhén romlott, bár nem eléggé ahhoz, hogy aggasztó legyen.

A mikrogravitációs egészségügyi kísérletekkel foglalkozó tudósok megjegyzik, hogy a Föld körüli pályán megfigyelhető változások gyakran utánozzák azt, ami az emberek természetes öregedése során történik, bár gyakran a folyamatok eltérőek. Kanadai kutatók egy csoportja – akik közül néhányan az űrgyógyászatban is jártasak – a Waterloo-i Egyetemen hozzáféréssel rendelkezik az idősek hosszú távú egészségügyi létesítményéhez. Ott a kutatók az időseket a lakóhelyükön tudják mérni, ahelyett, hogy laboratóriumba vinnék őket, ahol a körülmények mesterségesek, és elfedhetnek vagy eltúlozhatnak bizonyos egészségügyi állapotokat.