Tyngdlöshet, eller tyngdlöshet, är en känsla som uppstår när man inte känner av tyngdkraften. Tekniskt sett finns gravitationen överallt i universum eftersom den definieras som den kraft som drar två kroppar till varandra. Men astronauter i rymden känner vanligtvis inte av dess effekter.
Den internationella rymdstationen, till exempel, befinner sig i evigt fritt fall ovanför jorden. Dess framåtrörelse är dock precis lika stor som hastigheten på dess “fall” mot planeten. Detta innebär att astronauterna inuti inte dras i någon särskild riktning. Så de svävar.
Att inte behöva bära vikt på fötterna låter avkopplande, men på lång sikt finns det många hälsoproblem som är förknippade med det. Ben och muskler försvagas, och andra förändringar sker också i kroppen. En av funktionerna för ISS är att studera hur astronauternas hälsa påverkas av långa perioder i tyngdlöshet.
Uppleva tyngdlöshet
Du behöver inte lämna jorden för att (kortvarigt) undkomma gravitationens band. Alla som krönte toppen av kullen i en snabb berg- och dalbana, eller som satt i ett litet flygplan som plötsligt trycktes ner av vinden, upplevde kortvarigt tyngdlöshet.
Mer långvariga perioder är möjliga i flygplan som flyger en parabel. NASA:s program för flygning med reducerad gravitation, till exempel, flyger flygplan i en serie av cirka 30 till 40 parabler för att forskare ska kunna utföra experiment ombord. Varje klättring ger upphov till en kraft som är ungefär dubbelt så stor som gravitationskraften under 30 sekunder. När planet, som också kallas “Vomit Comet” eftersom det ger vissa passagerare illamående, når toppen av parabeln och sjunker, känner passagerarna mikrogravitationen i cirka 25 sekunder. (Om du vill uppleva detta själv erbjuder företag som Zero G Corp. tyngdlösa turer i flygplan, naturligtvis mot betalning.)
Filmteamet och skådespelarna i filmen “Apollo 13” tillbringade timmar ombord på ett plan som flög paraboliska flygningar om och om igen. Detta gjorde det möjligt för skådespelarna att verkligen “sväva” under tiden i filmens rymdfarkost i stället för att förlita sig på besvärliga kablar.
Astronauter upplever dock tyngdlöshet under mycket längre perioder. Den längsta ihållande tiden i rymden ägde rum 1994-95, då Valeri Polyakov tillbringade nästan 438 dagar i rymden.
Även några få dagar i rymden kan ge tillfälliga hälsoproblem, vilket Heidemarie Stefanyshyn-Piper upptäckte efter att ha tillbringat två veckor i rymden under STS-115 år 2006. Under en presskonferens efter landningen kollapsade Piper, eftersom hon inte riktigt hade anpassat sig till gravitationen.
Temporära hälsoeffekter
Tyngdlöshet får flera viktiga system i kroppen att slappna av, eftersom den inte längre kämpar mot gravitationens dragningskraft. Astronauternas känsla för upp och ner blir förvirrad, enligt NASA, eftersom det vestibulära systemet inte längre kan räkna ut var marken och taket är. Rymdfarkosternas konstruktörer tar hänsyn till detta; på ISS, till exempel, pekar all skrift på väggarna i samma riktning.
Besättningsmedlemmar upplever också en störning i sitt proprioceptiva system, som talar om var armar, ben och andra delar av kroppen är orienterade i förhållande till varandra. “Den första natten i rymden när jag höll på att somna”, berättade en Apollo-astronaut i en NASA-intervju, “insåg jag plötsligt att jag hade förlorat kontakten med … mina armar och ben. Allt vad mitt sinne kunde säga var att mina lemmar inte fanns där.”
Denna desorientering kan leda till att astronauter blir illamående under några dagar. Ett berömt exempel ägde rum under Apollo 9 1969. Rusty Schweickart var tvungen att ändra en planerad rymdpromenad eftersom han kände sig sjuk. Oron var att om han kräktes medan han var i sin rymddräkt skulle vätskan kunna spridas genom hjälmen (vilket skulle göra det svårt att se) eller störa andningsapparaten och få honom att eventuellt kvävas till döds.
Rymdfarkoster måste också utformas så att de tar hänsyn till mikrogravitationen. Under rymdpromenader behöver astronauterna till exempel extra hand- och fotfästen på utsidan av sina rymdfarkoster så att de kan förankra sig och inte flyta iväg. (Astronauterna fäster sig också vid dem i tethers om de skulle tappa greppet.)
Långsiktiga hälsoeffekter
Astronauter som befinner sig i rymden i veckor eller månader kan få problem. Kalcium i benen utsöndras via urinen. När benen försvagas är astronauter mer benägna att bryta dem om de halkar och faller, precis som personer med osteoporos. Musklerna förlorar också massa.
Men tiden på den internationella rymdstationen har hjälpt Nasa att genomföra studier om hur astronauternas hälsa påverkas av tiden i tyngdlöshet. Myndigheten har redan gjort förändringar. Till exempel ersatte man 2008 den tillfälliga resistiva träningsanordningen (iRED) med den avancerade resistiva träningsanordningen, vilket gör det möjligt för astronauter att göra tyngdlyftning utan att “maxa” sin toppvikt. ARED är kopplad till bättre resultat när det gäller bentäthet och muskelstyrka, även om alla slutsatser i rymden är svåra att dra (i allmänhet) eftersom astronautpopulationen redan är vältränad och extremt liten.
Astronauter har vanligtvis en tilldelad träningstid på två timmar per dag i rymden för att motverka dessa effekter; denna tid innefattar inte bara hjärt- och kärlträning och tyngdlyftning, utan även tid för att byta om och sätta upp eller ta ner utrustning. Trots träning krävs det fortfarande månader av rehabilitering för att anpassa sig på jorden efter ett typiskt sex månader långt rymduppdrag. På senare tid har läkare upptäckt förändringar av ögontrycket i omloppsbana. Nasa har spårat synförändringar hos astronauter som befunnit sig på rymdstationen, men inget som är så allvarligt att det ger anledning till oro. Orsaken är fortfarande under utredning, även om en tänkbar skyldig är ryggmärgsvätska som förblir konstant i mikrogravitationen i stället för den normala förskjutning som sker på jorden när man ligger ner eller reser sig upp. Förutom ryggmärgsvätskan följde en studie från 2017 förändringar hos både astronauter med kort och lång flygning. Vissa studier påpekar också att astronauter upplever en något förhöjd nivå av koldioxid på stationen på grund av filtreringssystemet; den gasen kan också bidra till ögonproblem.
Den tidigare NASA-astronauten Scott Kelly deltog i ett sällsynt, ettårigt uppdrag till den internationella rymdstationen 2015-16. Hans tvillingbror och tidigare NASA-astronaut Mark (som gick i pension före Scott) gick med på att tillsammans med Scott delta i flera “tvillingexperiment” för att jämföra Scotts hälsa i rymden med Marks hälsa på marken.
Förberedande resultat från en studie som offentliggjordes i oktober 2017 visade att olika gener slås på eller stängs av i rymden. Andra studier som diskuterades tidigare samma år visade också på subtila förändringar. Till exempel blev telomererna (som bromsar kromosomförsämringen) hos Scott tillfälligt längre i rymden. Scott hade också en liten försämring av den kognitiva förmågan (tankehastighet och noggrannhet) och benbildning, dock inte tillräckligt för att vara oroväckande.
Vetenskapsmän som arbetar med hälsoexperiment i mikrogravitation noterar att de förändringar som ses i omloppsbana ofta efterliknar det som sker när människor åldras naturligt, även om processerna ofta är annorlunda. En grupp kanadensiska forskare – varav en del har expertis inom rymdmedicin – har tillgång till en långtidssjukvårdsanläggning för seniorer vid University of Waterloo. Där kan forskarna mäta äldre personer i deras bostäder i stället för att ta in dem i ett laboratorium, där förhållandena är konstgjorda och kan maskera eller överdriva vissa hälsotillstånd.