Uczucie nieważkości, lub zerowej grawitacji, zdarza się, gdy skutki grawitacji nie są odczuwane. Technicznie rzecz biorąc, grawitacja istnieje wszędzie we wszechświecie, ponieważ jest ona definiowana jako siła, która przyciąga dwa ciała do siebie. Ale astronauci w przestrzeni kosmicznej zwykle nie odczuwają jej skutków.

Międzynarodowa Stacja Kosmiczna, na przykład, jest w wiecznym swobodnym spadku nad Ziemią. Jej ruch do przodu jest jednak prawie równy prędkości jej “spadania” w kierunku planety. Oznacza to, że astronauci znajdujący się w środku nie są ciągnięci w żadnym konkretnym kierunku. So they float.

Nie musząc nosić ciężaru na nogach brzmi relaksująco, ale w dłuższej perspektywie istnieje wiele problemów zdrowotnych z tym związanych. Kości i mięśnie słabną, a inne zmiany zachodzą również w organizmie. Jedną z funkcji ISS jest badanie, jak długie okresy przebywania w stanie nieważkości wpływają na zdrowie astronautów.

Doświadczenie nieważkości

Nie musisz opuszczać Ziemi, aby (na krótko) uciec od więzów grawitacji. Każdy, kto wspiął się na szczyt wzgórza w szybkiej kolejce górskiej, lub kto siedział w małym samolocie zepchniętym nagle przez wiatr, krótko doświadczył nieważkości.

Bardziej trwałe okresy są możliwe w samolotach, które lecą po paraboli. NASA’s reduced gravity flight program, na przykład, leci samoloty w serii około 30 do 40 paraboli dla naukowców do prowadzenia eksperymentów na pokładzie. Każde wzniesienie wytwarza siłę około dwukrotnie większą od siły grawitacji przez 30 sekund. Następnie, gdy samolot, zwany również “Wymiotującą Kometą”, ponieważ wywołuje mdłości u niektórych pasażerów, osiąga szczyt paraboli i opada, pasażerowie odczuwają mikrograwitację przez około 25 sekund. (Jeśli chcesz doświadczyć tego sam, firmy takie jak Zero G Corp. zapewniają nieważkie przejażdżki w samolotach, oczywiście za odpowiednią cenę.)

Ekipa filmowa i aktorzy filmu “Apollo 13” spędzili wiele godzin na pokładzie samolotu, który latał po parabolach w kółko. Pozwoliło to aktorom naprawdę “unosić się” podczas przebywania w filmowym statku kosmicznym, zamiast polegać na uciążliwych przewodach.

Astronauci, jednakże, doświadczają stanu nieważkości przez znacznie dłuższe okresy. Najdłuższy nieprzerwany czas spędzony w kosmosie miał miejsce w latach 1994-95, kiedy Waleri Poliakow spędził w kosmosie prawie 438 dni.

Nawet kilka dni w kosmosie może stanowić tymczasowe problemy zdrowotne, jak odkryła Heidemarie Stefanyshyn-Piper po spędzeniu dwóch tygodni w kosmosie podczas STS-115 w 2006 roku. Podczas konferencji prasowej po wylądowaniu Piper zasłabła, ponieważ nie była w pełni przystosowana do grawitacji.

Tymczasowe skutki zdrowotne

Bezwaga powoduje, że kilka kluczowych systemów organizmu rozluźnia się, ponieważ nie walczy już z przyciąganiem grawitacyjnym. Astronautów poczucie w górę iw dół dostaje mylić, NASA powiedział, ponieważ system przedsionkowy nie może już dowiedzieć się, gdzie ziemia i sufit są. Projektanci statków kosmicznych biorą to pod uwagę; ISS, na przykład, ma wszystkie jego napisy na ścianach wskazując w tym samym kierunku.

Crewmembers również doświadczenie zakłócenia w ich proprioceptywnego systemu, który mówi, gdzie ręce, nogi i inne części ciała są zorientowane względem siebie. “Pierwszej nocy w kosmosie, kiedy odpływałem w sen,” jeden astronauta Apollo powiedział w wywiadzie NASA, “nagle zdałem sobie sprawę, że straciłem ślad … moje ręce i nogi. Dla wszystkich mój umysł mógł powiedzieć, moje kończyny nie było tam.”

Ta dezorientacja może spowodować astronautów stać się mdłości na kilka dni. Jeden słynny przykład miał miejsce podczas Apollo 9 w 1969 roku. Rusty Schweickart musiał zmienić planowany spacer kosmiczny, ponieważ źle się czuł. Obawiano się, że jeśli zwymiotuje w kombinezonie kosmicznym, płyn może przedostać się przez hełm (utrudniając widzenie) lub zakłócić pracę aparatu oddechowego i spowodować, że potencjalnie udławi się na śmierć.

Samoloty kosmiczne muszą być również zaprojektowane z uwzględnieniem mikrograwitacji. Podczas spacerów kosmicznych, na przykład, astronauci potrzebują dodatkowych uchwytów i podnóżków na zewnątrz statku kosmicznego, aby mogli się zakotwiczyć i nie odpłynąć. (Astronauci mocują się także z nimi w wiązaniach na wypadek utraty przyczepności.)

Długoterminowe skutki zdrowotne

Astronauci przebywający w przestrzeni kosmicznej przez tygodnie lub miesiące mogą napotkać problemy. Wapń w kościach wydziela się przez mocz. Ponieważ kości słabną, astronauci są bardziej podatni na złamanie ich w razie poślizgnięcia się i upadku, podobnie jak ludzie z osteoporozą. Mięśnie również tracą mass.

Ale czas na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej pomógł NASA uruchomić badania nad tym, jak zdrowie astronautów jest dotknięte przez czas w nieważkości. Już agencja wprowadziła zmiany. Na przykład, zastąpiła tymczasowy Resistive Exercise Device (iRED) z Advanced Resistive Exercise Device w 2008 roku, pozwalając astronautom robić podnoszenia ciężarów bez “maxing out” ich górnej wagi. ARED jest powiązany z lepszymi wynikami w gęstości kości i sile mięśni, chociaż wszystkie wnioski w kosmosie są trudne do wyciągnięcia (w ogólnym przypadku), ponieważ populacja astronautów jest już sprawna i niezwykle mała.

Astronauci mają zazwyczaj przydzielony okres ćwiczeń w wysokości dwóch godzin dziennie w kosmosie, aby przeciwdziałać tym skutkom; czas ten obejmuje nie tylko ćwiczenia sercowo-naczyniowe i podnoszenie ciężarów, ale także czas na zmianę ubrań i ustawienie lub zdjęcie sprzętu. Pomimo ćwiczeń, nadal potrzeba miesięcy rehabilitacji, aby przystosować się do życia na Ziemi po typowej sześciomiesięcznej misji kosmicznej. Niedawno lekarze odkryli zmiany ciśnienia w oczach na orbicie. NASA śledziła zmiany wzroku u astronautów, którzy byli na stacji kosmicznej, ale nic tak poważnego, aby powodować niepokój. Jego przyczyna jest nadal badana, chociaż jednym z możliwych winowajców jest płyn rdzeniowy, który pozostaje stały w mikrograwitacji zamiast normalnego przesuwania, które ma miejsce na Ziemi, gdy leżysz lub wstajesz. Oprócz płynu rdzeniowego, badanie z 2017 roku śledziło zmiany zarówno u astronautów krótkiego lotu, jak i długiego lotu. Niektóre badania wskazują również, że astronauci doświadczają nieco podwyższonego poziomu dwutlenku węgla na stacji ze względu na system filtracji; ten gaz może również przyczyniać się do problemów z oczami.

Były astronauta NASA Scott Kelly uczestniczył w rzadkiej, jednorocznej misji na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej w latach 2015-16. Jego brat bliźniak i były astronauta NASA Mark (który przeszedł na emeryturę przed Scottem) zgodził się uczestniczyć, wraz ze Scottem, w kilku “bliźniaczych eksperymentach”, aby porównać zdrowie Scotta w kosmosie ze zdrowiem Marka na ziemi.

Wstępne wyniki jednego z badań wydanych w październiku 2017 r. wykazały, że różne geny włączają się lub wyłączają w przestrzeni kosmicznej. Inne badania omówione wcześniej w tym samym roku ujawniły subtelne zmiany, jak również. Na przykład telomery (które spowalniają degradację chromosomów) u Scotta tymczasowo wydłużyły się w przestrzeni kosmicznej. Scott miał również nieznaczne pogorszenie zdolności poznawczych (szybkość myślenia i dokładność) i formacji kości, choć nie na tyle, by być niepokojącym.

Naukowcy, którzy pracują z eksperymentami zdrowotnymi w warunkach mikrograwitacji zauważają, że często zmiany widoczne na orbicie naśladują to, co dzieje się, gdy ludzie naturalnie się starzeją, choć często procesy są inne. Grupa kanadyjskich naukowców – z których niektórzy mają doświadczenie w medycynie kosmicznej – ma dostęp do długoterminowego ośrodka zdrowia dla seniorów na Uniwersytecie w Waterloo. Tam badacze mogą mierzyć seniorów w ich domach, zamiast sprowadzać ich do laboratorium, gdzie warunki są sztuczne i mogą maskować lub wyolbrzymiać pewne dolegliwości zdrowotne.