Senzația de imponderabilitate, sau gravitație zero, apare atunci când efectele gravitației nu sunt resimțite. Din punct de vedere tehnic, gravitația există peste tot în univers, deoarece este definită ca fiind forța care atrage două corpuri unul spre celălalt. Dar astronauții din spațiu, de obicei, nu-i simt efectele.

Stația Spațială Internațională, de exemplu, se află în cădere liberă perpetuă deasupra Pământului. Cu toate acestea, mișcarea sa înainte este aproape egală cu viteza “căderii” sale spre planetă. Acest lucru înseamnă că astronauții din interior nu sunt trași într-o anumită direcție. Așa că ei plutesc.

Nu trebuie să suporte greutatea pe picioare sună relaxant, dar pe termen lung există multe probleme de sănătate asociate cu aceasta. Oasele și mușchii slăbesc, iar în organism au loc și alte modificări. Una dintre funcțiile ISS este de a studia modul în care sănătatea astronauților este afectată de perioadele lungi în imponderabilitate.

Experimentarea imponderabilității

Nu trebuie să părăsiți Pământul pentru a scăpa (pentru scurt timp) de legăturile gravitației. Oricine a ajuns în vârful dealului într-un roller coaster rapid sau a stat într-un avion mic împins brusc în jos de vânt a experimentat pentru scurt timp imponderabilitatea.

Perioade mai susținute sunt posibile în avioanele care zboară pe o parabolă. Programul de zbor cu gravitație redusă al NASA, de exemplu, zboară cu avioane într-o serie de aproximativ 30 până la 40 de parabole pentru ca cercetătorii să efectueze experimente la bord. Fiecare urcare produce o forță de aproximativ două ori mai mare decât forța de gravitație timp de 30 de secunde. Apoi, atunci când avionul, numit și “Cometa Vomei” pentru că le provoacă greață unor pasageri, ajunge în vârful parabolei și coboară, pasagerii simt microgravitația timp de aproximativ 25 de secunde. (Dacă doriți să experimentați acest lucru personal, companii precum Zero G Corp. oferă plimbări fără greutate în avioane, contra cost, bineînțeles.)

Echipa de filmare și actorii din filmul “Apollo 13” au petrecut ore întregi la bordul unui avion care a efectuat zboruri parabolice la nesfârșit. Acest lucru le-a permis actorilor să “plutească” cu adevărat în timpul petrecut în nava spațială din film, în loc să se bazeze pe cabluri incomode.

Astronauții, însă, experimentează imponderabilitatea pentru perioade mult mai lungi. Cea mai lungă perioadă susținută petrecută în spațiu a avut loc în 1994-95, când Valeri Polyakov a petrecut aproape 438 de zile în spațiu.

Chiar și câteva zile în spațiu pot prezenta probleme temporare de sănătate, așa cum a descoperit Heidemarie Stefanyshyn-Piper după ce a petrecut două săptămâni în spațiu în timpul STS-115 în 2006. În timpul unei conferințe de presă de după aterizare, Piper s-a prăbușit, deoarece nu se reacomodase destul de bine la gravitație.

Efecte temporare asupra sănătății

Senzația de imponderabilitate face ca mai multe sisteme cheie ale corpului să se relaxeze, deoarece nu se mai luptă cu atracția gravitației. Simțul astronauților de sus și de jos devine confuz, a declarat NASA, deoarece sistemul vestibular nu-și mai poate da seama unde se află solul și tavanul. Proiectanții de nave spațiale țin cont de acest lucru; pe ISS, de exemplu, toate inscripțiile de pe pereți sunt îndreptate în aceeași direcție.

Membrii echipajului experimentează, de asemenea, o perturbare a sistemului lor proprioceptiv, care spune unde sunt orientate brațele, picioarele și alte părți ale corpului unele față de altele. “În prima noapte în spațiu, când am adormit”, a declarat un astronaut Apollo într-un interviu pentru NASA, “mi-am dat seama brusc că am pierdut urma… brațelor și picioarelor mele. Din câte îmi dădea seama mintea mea, membrele mele nu erau acolo.”

Această dezorientare poate provoca astronauților o stare de greață timp de câteva zile. Un exemplu celebru a avut loc în timpul misiunii Apollo 9 din 1969. Rusty Schweickart a trebuit să schimbe o ieșire în spațiu planificată pentru că se simțea rău. Preocuparea era că, dacă ar fi vomitat în timp ce era în costumul spațial, lichidul s-ar fi putut răspândi prin cască (îngreunând vederea) sau ar fi putut interfera cu aparatul de respirație și l-ar fi putut face să se sufoce până la moarte.

De asemenea, navele spațiale trebuie să fie proiectate pentru a lua în considerare microgravitația. În timpul ieșirilor în spațiu, de exemplu, astronauții au nevoie de mânere și puncte de sprijin suplimentare în exteriorul navei spațiale, astfel încât să se poată ancora și să nu plutească. (Astronauții se atașează, de asemenea, de ele prin legături în cazul în care își pierd aderența.)

Efecte asupra sănătății pe termen lung

Astronauții aflați în spațiu timp de săptămâni sau luni pot avea probleme. Calciul din oase se secretă prin urină. Pe măsură ce oasele slăbesc, astronauții sunt mai predispuși la ruperea lor dacă alunecă și cad, la fel ca persoanele cu osteoporoză. Mușchii își pierd, de asemenea, din masă.

Dar timpul petrecut pe Stația Spațială Internațională a ajutat NASA să efectueze studii privind modul în care sănătatea astronauților este afectată de timpul petrecut în imponderabilitate. Deja agenția a făcut schimbări. De exemplu, în 2008 a înlocuit dispozitivul provizoriu de exerciții rezistive (iRED) cu dispozitivul avansat de exerciții rezistive (Advanced Resistive Exercise Device), permițându-le astronauților să facă ridicări de greutăți fără să “atingă” greutatea maximă. ARED este legat de rezultate mai bune în ceea ce privește densitatea osoasă și forța musculară, deși toate concluziile în spațiu sunt greu de tras (în general, deoarece), deoarece populația de astronauți este deja în formă și extrem de mică.

Astronauții au, de obicei, o perioadă de exerciții fizice alocată de două ore pe zi în spațiu pentru a contracara aceste efecte; acest timp include nu numai exerciții cardiovasculare și ridicarea greutăților, ci și timp pentru a se schimba hainele și pentru a monta sau demonta echipamentul. În ciuda exercițiilor fizice, este nevoie totuși de luni de reabilitare pentru a se adapta pe Pământ după o misiune spațială tipică de șase luni. Mai recent, medicii au descoperit modificări ale presiunii oculare pe orbită. NASA a urmărit modificări ale vederii la astronauții care au fost pe stația spațială, dar nimic atât de grav încât să provoace îngrijorare. Cauza sa este încă în curs de investigare, deși un posibil vinovat include lichidul spinal care rămâne constant în microgravitație, în loc de deplasarea normală care are loc pe Pământ atunci când te întinzi sau te ridici. În plus față de lichidul spinal, un studiu din 2017 a urmărit schimbările atât la astronauții care au efectuat zboruri scurte, cât și la cei care au efectuat zboruri lungi. Unele studii subliniază, de asemenea, că astronauții experimentează un nivel ușor ridicat de dioxid de carbon pe stație din cauza sistemului de filtrare; acest gaz poate contribui, de asemenea, la problemele oculare.

Fostul astronaut NASA Scott Kelly a participat la o misiune rară, de un an, pe Stația Spațială Internațională în 2015-16. Fratele său geamăn și fostul astronaut NASA Mark (care s-a retras înaintea lui Scott) a fost de acord să participe, alături de Scott, la mai multe “experimente gemene” pentru a compara sănătatea lui Scott în spațiu cu cea a lui Mark la sol.

Rezultatele preliminare ale unui studiu publicat în octombrie 2017 au arătat că diferite gene se activează sau se dezactivează în spațiu. Alte studii discutate la începutul acelui an au dezvăluit, de asemenea, schimbări subtile. De exemplu, telomerii (care încetinesc deteriorarea cromozomilor) la Scott s-au lungit temporar în spațiu. Scott a avut, de asemenea, o ușoară deteriorare a capacității cognitive (viteza și acuratețea gândirii) și a formării oaselor, deși nu suficient de mult pentru a fi îngrijorătoare.

Științii care lucrează cu experimente de sănătate în microgravitație remarcă faptul că, de multe ori, schimbările observate pe orbită imită ceea ce se întâmplă pe măsură ce oamenii îmbătrânesc în mod natural, deși adesea procesele sunt diferite. Un grup de cercetători canadieni – dintre care unii au experiență în medicina spațială – au acces la un centru de sănătate pe termen lung pentru persoanele în vârstă de la Universitatea din Waterloo. Acolo, cercetătorii pot măsura persoanele în vârstă în reședințele lor, mai degrabă decât să le aducă într-un laborator, unde condițiile sunt artificiale și pot masca sau exagera anumite afecțiuni de sănătate.