Χώρος

Εκδρομή χώρου: πώς λειτουργεί η έλλειψη βαρύτητας;

Έχουμε δει συχνά φωτογραφίες από αστροναύτες,για παράδειγμα, μέσα στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Τι μπορώ να πω - η ταινία "Gravity" δεν είναι μόνο "Όσκαρ" έλαβε. Απόδειξη ότι υπάρχουν χώροι όπου απουσιάζει η βαρύτητα μπορεί να βρεθεί παντού. Αλλά αν και η έλλειψη βαρύτητας φαίνεται αστεία και ο καθένας από εμάς ίσως δεν θα είχε αρνηθεί την ευκαιρία να την βιώσει για τον εαυτό μας, το ανθρώπινο σώμα δεν το αντιμετωπίζει πολύ καλά. Το κεφάλι βουίζει και οι μύες των ποδιών συστέλλονται. Μακροπρόθεσμα, οι μυς εξασθενούν και τα οστά γίνονται εύθραυστα. Αυτά τα αποτελέσματα μπορούν να προκαλέσουν σοβαρές βλάβες στο σώμα σας, ειδικά αν πάτε σε μακρά πτήση στον Άρη.

Σε αυτό το άρθρο θα σας πάμε στο πλοίοΤον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό και να σας πω τι αστάθεια κάνει με το σώμα σας, ποιες αλλαγές μπορεί να συμβεί και τι πρέπει να κάνετε για να αποτρέψετε ή να αντιστρέψετε αυτές τις παρενέργειες.

Γνωρίστε την μικροβαρύτητα

Φανταστείτε ότι φοράτε κοστούμι καιβρίσκονται στην πλάτη σας στο θάλαμο διακυβέρνησης του διαστημικού οχήματος. Βρίσκεστε στην πλάτη σας για αρκετές ώρες ενώ οι πιλότοι και το κέντρο ελέγχου πτήσης ετοιμάζονται να ξεκινήσουν. Συνήθως, όταν στέκεστε ευθεία, η βαρύτητα τραβάει το αίμα προς τα κάτω, έτσι οι ολόκληρες πισίνες συγκεντρώνονται στα πόδια σας. Ωστόσο, δεδομένου ότι βρίσκεστε στην πλάτη σας, το αίμα διανέμεται με διάφορους τρόπους στο σώμα σας, συμπεριλαμβανομένης της συσσώρευσης στο κεφάλι σας, καθώς τα πόδια σας ανεβαίνουν. Το κεφάλι μου είναι λίγο βαρύ, σαν να ξυπνήσατε.

Οι μηχανές πυραύλων ανάβουν και νιώθειςεπιτάχυνση Σας πιέζουμε σε μια καρέκλα καθώς η συσκευή ξεκινάει. Η βαρύτητα και η αύξηση της ταχύτητας του πλοίου αυξάνονται τρεις φορές (σε μερικές κυλιόμενες σκάλες μπορείτε να δείτε αυτό το επίπεδο επιτάχυνσης). Το στήθος σας είναι συμπιεσμένο, η αναπνοή γίνεται λίγο δύσκολη. Μετά από οκτώ και μισά λεπτά βρίσκεστε στο διάστημα και αρχίζετε να βιώνετε ένα εντελώς διαφορετικό συναίσθημα: έλλειψη βαρύτητας.

Ο σωστός όρος για την έλλειψη βαρύτητας είναιμικροβαρύτητα. Δεν είστε αβέβαιοι, καθώς η βαρύτητα της γης κρατά εσάς και το αεροσκάφος σε τροχιά. Βρίσκεστε σε κατάσταση ελεύθερης πτώσης, σαν να πηδήσατε από ένα αεροπλάνο, εκτός από το ότι πέφτετε οριζόντια και ποτέ δεν πέσετε. Ας υποθέσουμε ότι στέκεστε σε μια κλίμακα και δείχνουν το βάρος σας, καθώς η βαρύτητα τραβάει τόσο εσείς όσο και τους ζυγούς. Δεδομένου ότι οι κλίμακες είναι στο έδαφος, απωθείται με την ίδια δύναμη - και αυτή η δύναμη είναι το βάρος σας. Αλλά αν πηδήσετε από έναν βράχο, στέκεστε σε μια κλίμακα, τόσο εσείς όσο και οι κλίμακες θα προσελκύσετε από τη βαρύτητα. Δεν θα ασκήσετε πίεση στις ζυγαριές και δεν θα ασκήσουν πίεση σε σας. Το βάρος σας θα είναι μηδέν. Αυτός είναι ο νόμος του Νεύτωνα.

Από το διαστημόπλοιο και όλα τα αντικείμενα σε αυτόπου πέφτει με μία ταχύτητα - όλα που δεν είναι σταθερά επιπλέουν. Εάν έχετε μακριά μαλλιά, θα επιπλέουν γύρω από το πρόσωπό σας. Εάν ρίχνετε νερό από ένα ποτήρι, θα συγκεντρωθεί σε μια μεγάλη σφαιρική σταγόνα, η οποία μπορεί να σπάσει σε μικρότερες σταγόνες. Τα μαντηλάκια και τα γλυκά θα κολυμπήσουν στο στόμα σας εάν τα ωθήσετε κατά μήκος της επιθυμητής τροχιάς. Κάθισαν σε μια καρέκλα, δεν θα ξέρεις ότι κάθεσαι, γιατί το σώμα σου δεν θα πιέσει την καρέκλα. Εάν δεν το κρατάτε, θα απομακρυνθείτε. Επιπλέον, αν δεν κρατάτε τον τοίχο ή το πάτωμα με το χέρι ή το πόδι σας, δεν θα είστε σε θέση να ξεγελάσετε - δεν υπάρχει τίποτα που να απομακρύνεται. Για το λόγο αυτό, σε κάθε διαστημικό σκάφος υπάρχουν πάντα πολλά κιγκλιδώματα για τα χέρια και τα πόδια.

Τι είναι η γεύση μικροβαρύτητας;

Όταν βρεθείτε για πρώτη φορά σε κατάσταση έλλειψης βαρύτητας, θα αισθανθείτε τα εξής:

- ναυτία,

- αποπροσανατολισμός ·

- κεφαλαλγία.

- απώλεια της όρεξης,

- δυσκοιλιότητα.

- ένα ακόμη πράγμα ...

Όσο περισσότερο μένετε σε συνθήκεςμικροβαρύτητα, τόσο πιο αδύναμοι είναι οι μύες και τα οστά σας. Αυτές οι αισθήσεις θα προκληθούν από διάφορες αλλαγές στα συστήματα του σώματός σας. Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στο πώς το σώμα αντιδρά στην έλλειψη βαρύτητας.

Κοσμική ασθένεια

Ναυτία και αποπροσανατολισμός που έχει γεύσηΑίσθημα πιπίλισμα στο στομάχι, όταν το αυτοκίνητο "πετάει" κάτω από το κομμάτι ή σας παίρνει πάνω στο carousel. Μόνο στο πλοίο το αίσθημα αυτό θα διαρκέσει αρκετές ημέρες. Αυτό το αίσθημα της κοσμικής ασθένειας, η αδυναμία της κινητικότητας, όταν ο εγκέφαλός σας λαμβάνει αντικρουόμενες πληροφορίες από τα αιθουσαία όργανα που βρίσκονται στο εσωτερικό σας αυτί. Τα μάτια σας βλέπουν πού να κινούνται προς τα πάνω και προς τα κάτω στο πλοίο, αλλά το αιθουσαίο σύστημα βασίζεται στη βαρύτητα, καθορίζοντας κατευθύνσεις που δεν λειτουργούν σε έλλειψη βαρύτητας. Ως εκ τούτου, τα μάτια σας μπορούν να πει στον εγκέφαλο ότι μετακινείτε από πάνω προς τα κάτω, αλλά ο εγκέφαλός σας δεν θα καταλάβει. Αυτό προκαλεί αποπροσανατολισμό και ναυτία, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε απώλεια της όρεξης και του εμετού. Ευτυχώς, μετά από μερικές ημέρες, ο εγκέφαλος προσαρμόζεται και αρχίζει να αποκρίνεται μόνο σε οπτικά σήματα. Τα δισκία βοηθούν επίσης.

Πρησμένο πρόσωπο και πόδια κοτόπουλου

Υπό μικροβαρύτητα, το πρόσωπό σας θα είναιπρήξιμο, και τα κόλπων - υπερφορτωμένα, τα οποία θα προκαλέσουν πονοκέφαλο και μειωμένη κινητικότητα. Στη Γη, αυτό μπορεί να γίνει αισθητό αν σταθείτε ανάποδα - το αίμα βυθίζεται στο κεφάλι σας.

Στη Γη, η βαρύτητα τραβά το αίμα σας,ως αποτέλεσμα, οι σημαντικοί του όγκοι συσσωρεύονται στις φλέβες των ποδιών. Μόλις βρεθείτε στην μικροβαρύτητα, το αίμα θα μετακινηθεί από τα πόδια σας στο στήθος και το κεφάλι σας. Το πρόσωπο είναι πρησμένο, και τα πόδια, αντίθετα, θα μειωθεί σε μέγεθος.

Όταν το αίμα περνά στο στήθος, στην καρδιάαυξάνει το μέγεθος και αντλεί περισσότερο αίμα με κάθε κτύπημα. Τα νεφρά ανταποκρίνονται σε αυτή την αυξημένη ροή του αίματος με την παραγωγή περισσότερων ούρων, σαν να πιείτε ένα μεγάλο ποτήρι νερό. Επιπλέον, η αύξηση της ροής του αίματος μειώνει το επίπεδο έκκρισης της αντιδιουρητικής ορμόνης (ADH) από την υπόφυση, γεγονός που μειώνει τη δίψα. Δεν θα θελήσετε να πίνετε τόσο νερό όσο στη Γη. Μαζί, αυτοί οι δύο παράγοντες θα βοηθήσουν το στήθος και το κεφάλι σας για να απαλλαγείτε από το υπερβολικό υγρό σε λίγες μέρες και η ροή του υγρού του σώματός σας θα ομαλοποιηθεί (για κοσμικές συνθήκες). Όταν επιστρέψετε στη Γη, θα πιείτε περισσότερο και θα αισθανθείτε κουρασμένοι, αλλά θα περάσουν.

Κοσμική αναιμία

Καθώς τα νεφρά σας απομακρύνουν την περίσσειαυγρό, μειώνουν επίσης την έκκριση της ερυθροποιητίνης - μια ορμόνη που διεγείρει την παραγωγή ερυθρών αιμοσφαιρίων από κύτταρα μυελού των οστών. Η μείωση στην παραγωγή ερυθρών αιμοσφαιρίων συνοδεύεται από μείωση του όγκου του πλάσματος, οπότε ο αιματοκρίτης (το ποσοστό του όγκου του αίματος που καταλαμβάνουν τα ερυθρά αιμοσφαίρια) είναι ο ίδιος με αυτόν της Γης. Με την επιστροφή στη Γη, το επίπεδο της ερυθροποιητίνης σας θα αυξηθεί, όπως και ο αριθμός των ερυθρών αιμοσφαιρίων.

Αδύναμοι μύες

Όταν είστε σε μικροβαρύτητα,το σώμα σας αναλαμβάνει τη θέση "έμβρυο": λυγίζετε λίγο, τα χέρια και τα πόδια σας υποθέτουν επίσης μια ημιδιαφανή κατάσταση. Σε αυτή τη θέση, δεν χρησιμοποιείτε πολλούς μυς, ειδικά εκείνους που σας βοηθούν να διατηρήσετε τη στάση σας (αντιβαρυτικούς μύες). Καθώς μένετε στο ISS, οι μύες σας αλλάζουν. Το βάρος τους μειώνεται, γεγονός που οδηγεί σε "πόδια κοτόπουλου". Το σώμα σας δεν χρειάζεται πλέον μυς που αναποδογυρίζουν αργά, όπως αυτές που χρησιμοποιούνται σε στάση. Απαιτούνται ταχέως κοπτικές ίνες για να κινηθούν γρηγορότερα γύρω από το σταθμό. Όσο περισσότερο μένετε στο ISS, τόσο λιγότερη μυϊκή μάζα θα έχετε. Η απώλεια μυϊκής μάζας σας αποδυναμώνει, και αυτό, παρεμπιπτόντως, είναι ένα σοβαρό πρόβλημα για μεγάλες πτήσεις, ειδικά μετά την επιστροφή στη Γη.

Οστεοπαθητική

Στη Γη, τα οστά σας υποστηρίζουν το σωματικό σας βάρος. Το μέγεθος και το βάρος των οστών είναι προσεκτικά ισορροπημένα. Υπό μικροβαρύτητα, τα οστά σας δεν χρειάζεται πλέον να στηρίζουν το σώμα σας, έτσι ώστε όλα τα οστά σας, ειδικά εκείνα που φέρουν, γύρω από τους γοφούς σας, τους μηρούς και την κάτω πλάτη, χρησιμοποιούνται λιγότερο από τη Γη. Το μέγεθος και το βάρος των οστών στην έλλειψη βαρύτητας μειώνονται κατά περίπου 1% ανά μήνα. Ως αποτέλεσμα, μπορούν απλά να καταρρεύσουν κατά την επιστροφή στη Γη. Δεν είναι γνωστό ποιο ποσοστό των οστών θα αποκατασταθεί μετά την επιστροφή στη Γη, αλλά σίγουρα δεν είναι ίσο με 100. Αυτό το πρόβλημα περιορίζει το χρόνο που περνάει στο διάστημα.

Εκτός από τα αδύναμα οστά, η συγκέντρωση ασβεστίου στο αίμα οδηγεί σε νεφρική νόσο, η οποία πρέπει να απομακρύνει αυτό το περίσσεια ασβεστίου. Μπορεί να σχηματιστούν πέτρες νεφρών.

Αντίμετρα


Τι μπορεί να γίνει για να διευκολυνθεί η διαμονή σαςσυνθήκες μικροβαρύτητας; Όσον αφορά τα άψυχα πράγματα, κάθε αντικείμενο σε ένα σταθμό ή ένα πλοίο πρέπει να αποθηκεύεται σε ένα ντουλάπι, δεμένο ή στερεωμένο στον τοίχο με ένα velcro.

Για παράδειγμα, εάν τρώτε με μηδενική βαρύτητα,πρέπει να στέκεστε σταθερά στα πόδια σας και ο δίσκος γεύματος σας πρέπει να είναι στερεωμένος μαζί σας με ένα λουρί. Όπως γνωρίζετε, τα τρόφιμα συνήθως αποθηκεύονται σε σωληνάρια και είναι μια ημι-υγρή μάζα, μερικά ρύζι ή πατέ, τα οποία μπορούν εύκολα να συμπιεστούν από το σωλήνα και δεν θα απομακρυνθούν. Ο φορητός εξοπλισμός, όπως ένας φορητός υπολογιστής, συνδέεται επίσης με εσάς ή με τον τοίχο ενός πλοίου.

Ας θυμηθούμε ότι στο ΔΣΚ το σώμα μαςβασικά υφίστανται τρεις αλλαγές: απώλεια υγρού, απώλεια μυϊκού ιστού και απώλεια οστικής μάζας. Τι πρέπει να γίνει για να ελαχιστοποιηθούν αυτές οι απώλειες;

Απώλεια υγρών

Ένα από τα αντίμετρα για την απώλεια υγρών είναιμια συσκευή που ονομάζεται «αρνητική πίεση του κάτω σώματος» (NBT) που λειτουργεί σαν ηλεκτρική σκούπα για να χαμηλώσει τη μέση ενώ κρατά υγρό στα πόδια σας. Αυτή η συσκευή μπορεί να συνδεθεί στον προσομοιωτή, για παράδειγμα, με ένα διάδρομο. Μία φορά την ημέρα, μπορείτε να ασκηθείτε με ODNT για 30 λεπτά, διατηρώντας το καρδιαγγειακό σύστημα σε κατάσταση κοντά στη γη.

Επιπλέον, πριν επιστρέψετε στη Γη, μπορείτε να πιείτεάφθονο νερό ή ηλεκτρολυτικό διάλυμα για την αποκατάσταση του χαμένου υγρού στο σώμα. Αυτό θα προειδοποιήσει για ένα σκουλήκι μετά την έξοδο από το διαστημικό σκάφος.

Μύες και οστικές απώλειες

Η NASA και ο Roscosmos ανακάλυψαν ότι ο καλύτερος τρόποςΓια να ελαχιστοποιήσετε την απώλεια μυϊκής και οστικής μάζας στο διάστημα - αυτό είναι μια μόνιμη προπόνηση. Τρένουν τους μυς, αποτρέπουν την υποβάθμισή τους και δημιουργούν φορτίο στα οστά, προσομοιάζοντας το βάρος. Κάθε μέρα για δύο ώρες σε διαφορετικό εξοπλισμό σε ειδικά ιμάντα - και μπορείτε να ελαχιστοποιήσετε την απώλεια μυϊκής και οστικής μάζας.

Ωστόσο, οι επιστήμονες αναγνωρίζουν ότι χρειάζονται περισσότεραέρευνα για τον εντοπισμό αντιμέτρων ποιότητας. Και τόσο στο ISS όσο και στη Γη, με τη βοήθεια ανθρώπων και ζώων. Τα αποτελέσματα της έρευνας μπορούν να ανοίξουν το δρόμο για μακρινά ταξίδια, για παράδειγμα, στον Άρη.

Πώς να προσομοιώσετε τη μικροβαρύτητα στη Γη;

Υπάρχουν διάφορα ανθρώπινα και ζωικά μοντέλα για τη μοντελοποίηση και τη μελέτη της μικροβαρύτητας στη Γη.

Κεφαλή κλίσης

Ο άνδρας ξαπλώνει στο κρεβάτι, γυρίζοντας το κεφάλι του προς τα κάτω.περίπου 5 μοίρες από την οριζόντια γραμμή. Η κλίση αναπαράγει την μετατόπιση των σωματικών υγρών που συμβαίνει υπό συνθήκες βαρύτητας. Επιπλέον, δεν χρησιμοποιούνται οστά και μύες, προκαλώντας έτσι ατροφία.

Βυθιστείτε στην πισίνα

Τοποθετώντας το αντικείμενο σε μια θερμή πισίνα με νερό για μεγάλο χρονικό διάστημα. Η άνωση του νερού ανακατανέμει ρευστά στο σώμα και διευκολύνει τη μεταφορά των οστών και των μυών, δημιουργώντας συνθήκες μικροβαρύτητας.

Κρέμεται από την ουρά του αρουραίου

Οι αρουραίοι αναστέλλονται από ουρές σε κλουβιά για μεγάλες χρονικές περιόδους. Αυτή η κατάσταση προκαλεί την μετατόπιση των υγρών και την αδράνεια των οπίσθιων άκρων, γεγονός που οδηγεί στην επιδείνωση των μυών και των οστών.

Τεχνητή Μικροβαρύτητα

Πετώντας σε ένα αεροπλάνο που πετάειπαραβολική τροχιά πάνω και κάτω, δημιουργώντας περίοδο 30 δευτερολέπτων μικροβαρύτητας σε κάθε κορυφή. Η NASA χρησιμοποιεί αυτή την τεχνική για την εκπαίδευση των αστροναυτών, και παρέχει επίσης την ευκαιρία σε όλους να βιώσουν αυτή την αίσθηση.