W sali gimnastycznej położonej 250 mil nad Ziemią astronauci trudzą się dla nauki

Kiedy myślisz o tym, jak to jest żyć w kosmosie, możesz wyobrazić sobie oszałamiające widoki Ziemi lub egzystencjalny cud przebywania wśród gwiazd. To, o czym możesz nie pomyśleć, to pewne praktyczne środki, takie jak ćwiczenia. Wszyscy wiemy, że powinniśmy regularnie chodzić na siłownię, ale łatwiej to powiedzieć, niż zrobić, gdy mieszka się na stacji kosmicznej.

Ćwiczenia są ważne, zwłaszcza dla astronautów, bardziej niż dla reszty z nas. Dzieje się tak dlatego, że prawdopodobnie największym wyzwaniem stojącym przed zdrowiem człowieka w kosmosie jest to, czego brakuje: grawitacja. Międzynarodowa Stacja Kosmiczna (ISS) ma tak zwane środowisko mikrograwitacyjne (ponieważ technicznie rzecz biorąc nie jest to całkowicie zerowa grawitacja, chociaż w praktyce jest wystarczająco blisko). Bez siły grawitacji działającej na ich ciała astronauci mogą unosić się i wirować w powietrzu, ale oznacza to, że ich mięśnie nie pracują, aby je unieść, jak zwykle na Ziemi.

Z biegiem czasu ten brak atrakcyjności może mieć poważne skutki zdrowotne. Masa mięśniowa i kostna zmniejsza się na skutek braku użycia, co może mieć katastrofalne skutki, gdy astronauci powrócą na Ziemię i ponownie będą musieli radzić sobie z normalnymi warunkami grawitacyjnymi. Mikrograwitacja może mieć również inne skutki, w tym na układ sercowo-naczyniowy.

Dlatego niezwykle ważne jest, aby astronauci regularnie ćwiczyli, aby przeciwdziałać skutkom mikrograwitacji. Być może słyszałeś, że astronauci spędzają ponad dwie godziny dziennie na ćwiczeniach i z tego powodu – oprócz utrzymywania dobrej kondycji i ćwiczeń – muszą wkładać w swoje mięśnie cały wysiłek, który większość z nas wykonuje w ciągu dnia, po prostu stojąc w pozycji pionowej. . Zdrowy do trudnych zadań, takich jak spacery kosmiczne.

Idź na siłownię na stacji kosmicznej

Na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej używane są obecnie trzy główne urządzenia do ćwiczeń: bieżnia, rower stacjonarny i maszyna oporowa. Pod pewnymi względami ćwiczenia wykonywane przez astronautów nie różnią się zbytnio od tych, które można znaleźć w każdej siłowni na Ziemi: biegają, jeżdżą na rowerze, podnoszą ciężary.

Istnieją jednak pewne wyzwania techniczne, które pojawiają się, gdy trzeba podnosić ciężary, gdy nie ma grawitacji.

Maszyna o nazwie ARED, czyli zaawansowany sprzęt do ćwiczeń oporowych, ma stały drążek, który można przesuwać na różne sposoby, jak maszyna Smitha lub stojak do przysiadów. Zamiast jednak używać ciężarków do zwiększania oporu, stosuje się bieżnie. Astronauci muszą przeciwdziałać sile tej próżni, aby przesunąć drążek, i mogą zmieniać wielkość oporu, aby symulować użycie większych ciężarów.

Chociaż bieżnia i rower stacjonarny działają w taki sam sposób, jak na Ziemi, istnieje między nimi wyzwanie: jak zapobiec odpływaniu astronautów podczas biegu lub naciskania pedałów. Aby temu zapobiec, używają pasów, aby przymocować je do sprzętu, chociaż sprzęt musi być również starannie zaprojektowany, aby zapobiec wytwarzaniu przez astronautów wibracji podczas ćwiczeń, które mogłyby uszkodzić stację kosmiczną.

Znajdź czas na ćwiczenia

Ćwiczenia są ważne nie tylko dla zdrowia fizycznego astronautów, mówi Bruce Nischwitz, specjalista w Grupie Siły, Kondycji i Rehabilitacji Astronautów w Johnson Space Center NASA.

„Korzyści z ćwiczeń nie ograniczają się tylko do treningu kości, mięśni, a nawet układu sercowo-naczyniowego. To naprawdę korzyści dla całego ciała i całych układów” – Nischwitz powiedział Digital Trends. „Wiemy tylko z terenu badania, które wykazały, że ćwiczenia poprawią nastrój.” , a także pomogą w zasypianiu i podobnych problemach. Problem nie ogranicza się do siły i rozmiaru mięśni. Zdecydowanie chcemy zachęcić załogę, aby nawet w bardzo dziwnym i nienaturalnym środowisku poczuła się jak w 100% normalni ludzie.

Jak wie każdy, kto choć raz chodził na siłownię, nawet najlepszy sprzęt na świecie nie pomoże, jeśli nie będziesz miał dobrego programu ćwiczeń. Programy ćwiczeń dla astronautów NASA są specjalnie zaprojektowane tak, aby skupiać się na najskuteczniejszym sposobie przezwyciężenia deficytów, jakie napotkają podczas pobytu w kosmosie i uniknięcia obrażeń. Jest to szczególnie ważne, gdy astronauci wracają na swoją rodzinną Ziemię, aby mogli lepiej przystosować się do życia z grawitacją.

„Ćwiczenia stanowią środek zaradczy dla świata mikrograwitacji, w którym żyją” – wyjaśnił Nischwitz. „Staramy się unikać deficytów, jakie powoduje środowisko mikrograwitacyjne. Dlatego chcemy stymulować mięśnie i kości, a także utrzymywać je w jak najlepszym zdrowiu. Dlatego też zdrowie jest naprawdę głównym celem ćwiczeń”.

Programowanie kosmiczne

Zespół opracowuje program ćwiczeń cardio i ćwiczeń oporowych, który większość astronautów wykonuje sześć dni w tygodniu. Często słyszy się, że astronauci spędzają codziennie dwie i pół godziny na ćwiczeniach, ale to nie do końca prawda: mają dużo czasu na ćwiczenia, ale to wiąże się z przygotowaniem, przygotowaniem i odłożeniem wszystkiego na bok.

Zazwyczaj każdy astronauta wykonuje około godziny ćwiczeń przy użyciu urządzenia ARED, a następnie kolejne 30–40 minut ćwiczeń cardio. Nadal jest mnóstwo czasu na ćwiczenia, ale Neschwitz twierdzi, że nie ma problemu z motywowaniem astronautów.

„Większość członków załogi stara się chronić czas ćwiczeń na orbicie” – powiedział Nischwitz.

Czas, w którym czują się normalnie, to moment, w którym wykonują ćwiczenia.

Nawet ci, którzy nie lubią ćwiczyć, nadal znają korzyści płynące z ćwiczeń zarówno dla ciała, jak i umysłu. „Słyszałem, jak różne osoby opisywały moment, w którym czują się najbardziej normalnie, gdy ćwiczą” – powiedział Nischwitz, dodając, że jeszcze bardziej czują się, gdy śpią lub jedzą. „Na stacji kosmicznej mogą oderwać się od innych części życia związanych z pracą”.

Zespół programuje wiele złożonych ćwiczeń wielostawowych, takich jak przysiady i pompki, ponieważ są one skutecznym sposobem na pracę kilku dużych mięśni jednocześnie. Używają również różnych zakresów powtórzeń, od ćwiczeń skupiających się na sile z małą liczbą powtórzeń po ćwiczenia skupiające się na wytrzymałości z dużą liczbą powtórzeń. Ćwiczenia cardio mogą się również różnić i obejmować krótsze sesje o większej intensywności lub dłuższe sesje o niższej intensywności.

Astronauci biorą pod uwagę również skutki wymagającej fizycznie pracy, takiej jak spacery kosmiczne, przy czym niektórzy członkowie załogi decydują się na ćwiczenia na kilka dni przed lub po spacerze kosmicznym, aby dać odpocząć swoim ciałom, a inni decydują się na dodatkową pracę, aby poprawić siłę chwytu, co może pomóc ich. . Delikatne operacje wykonuj w niewygodnych rękawiczkach.

Astronauci mogą swobodnie wybierać ćwiczenia, które chcą wykonywać, ale zazwyczaj realizują określony program. „Są w stanie zmienić sytuację niezależnie od nas, ale w większości podążają dokładnie za tym, czego chcemy, ponieważ ufają naszemu zespołowi, a my robiliśmy to przez długi czas i odnosiliśmy z nimi wiele sukcesów” – Nischwitz powiedział.

Przyszłość ćwiczeń jest w kosmosie

Elektryczna stymulacja nerwowo-mięśniowa (NMES) jest stosowana głównie na lądzie Na niektórych sprawdzono, że pomaga pacjentom w powrocie do zdrowia po zdarzeniach takich jak udar Zawodowi gracze sportowi Jako pomoc w regeneracji. Nie zastępuje ćwiczeń, ale może pomóc złagodzić ból po ich zakończeniu.

Jeśli chodzi o zastosowanie NMES w przestrzeni,[t]„Zasada jest dokładnie taka sama” – stwierdziła główna badaczka projektu badawczego, Alessandra Bussotti z Uniwersytetu w Trieście we Włoszech. „Różnica polega jednak na tym, w jaki sposób protokoły są stosowane wobec astronautów, ponieważ astronauci unoszą się na wodzie”.

Projekt Bussottiego wykorzystuje małe urządzenie, które astronauci przyczepiają do ciała po ćwiczeniach, aby sprawdzić, czy pomaga to w ich regeneracji. W ciągu najbliższych pięciu do sześciu lat będą zbierać dane od astronautów przed, w trakcie i po pobycie w kosmosie i porównywać je z danymi uzyskanymi od astronautów niekorzystających z urządzenia.

„Pomysł jest taki, że ten system mógłby przyspieszyć proces powrotu do zdrowia, gdy astronauci powrócą na Ziemię po misji” – wyjaśnił Bussotti.

Są szczególnie zainteresowani późniejszymi okresami czasu, jaki astronauci spędzają na stacji, kiedy przebywają tam już od jakiegoś czasu i prawdopodobnie stracą trochę mięśni. Naukowcy chcą sprawdzić, czy interwencje takie jak NMES mogą pomóc astronautom utrzymać siłę i masę mięśniową, co jest szczególnie ważne w przypadku długotrwałych misji.

Patrząc długoterminowo

ESA rozważa interwencje tak różnorodne, jak wykonywanie ćwiczeń w wirówkach Sztuczna grawitacja maszyn lub wykorzystanie nagrań dźwiękowych przypominających medytację, aby pomóc astronautom się zrelaksować, a wszystko to w nadziei na zmniejszenie karzącego wpływu lotów kosmicznych na organizm ludzki.

Oprócz ludzkiego ciała badacze starają się ulepszyć środowisko, w którym astronauci będą pracować, a wszystko to w imię zdrowia. „Nawet proste rzeczy, takie jak pomaganie astronautom w odczuwaniu głodu, aby nie tracili energii” – powiedział Antonis. „Rzeczy takie jak sprawianie, że jedzenie jest bardziej chrupiące lub ciekawsze miejsce do jedzenia, pomogą im jeść lepiej”.

Duża część tych badań obejmuje nie tylko ćwiczenia, ale także odżywianie, suplementy i interwencje pasywne, takie jak stymulacja mięśni, a także sprawdzanie, jak te różne interwencje oddziałują na siebie.

„Nigdy nie możemy badać jednego układu organizmu indywidualnie” – stwierdziła Antunes, ponieważ wszelkie kompleksowe badania muszą uwzględniać organizm jako całość, włączając wszystko, od układu sercowo-naczyniowego, przez odżywianie, po zdrowie psychiczne. „Wszystkie te elementy współdziałają. Jeśli ktoś nie jest zdrowy psychicznie, będzie to miało wpływ na jego układ odpornościowy. Jeśli jego układ odpornościowy nie będzie dobry, będzie to miało wpływ na mięśnie”.

Zalecenia redaktorów