Tärkein Kansainvälinen avaruusasemaNäköongelmien välttämiseksi avaruudessa astronautit tarvitsevat jonkinlaista keinotekoista painovoimaa

Näköongelmien välttämiseksi avaruudessa astronautit tarvitsevat jonkinlaista keinotekoista painovoimaa

Kansainvälinen avaruusasema : Näköongelmien välttämiseksi avaruudessa astronautit tarvitsevat jonkinlaista keinotekoista painovoimaa

Siitä lähtien, kun astronautit ovat alkaneet lähteä avaruuteen pitkään, on ollut tiedossa, että pitkäaikainen altistuminen nollapainolle tai mikropainolle liittyy sen osuuteen terveysvaikutuksista. Näitä ovat lihasten surkastuminen ja luutiheyden menetys, mutta ulottuvat myös muille kehon alueille, mikä johtaa heikentyneeseen elintoimintoon, verenkiertoon ja jopa geneettisiin muutoksiin.

Tästä syystä kansainväliselle avaruusasemalle (ISS) on tehty lukuisia tutkimuksia näiden vaikutusten laajuuden selvittämiseksi ja mitä strategioita voidaan käyttää niiden lieventämiseen. Äskettäin International Journal of Molecular Sciences -lehdessä ilmestyneen uuden tutkimuksen mukaan NASA: n ja JAXA: n rahoittamien tutkijoiden ryhmä osoitti, kuinka keinotekoisen painovoiman tulisi olla avaintekijä kaikissa tulevissa avaruussuunnitelmissa.

Kuten todettiin, huomattavaa määrää tutkimusta on suoritettu mikrogravitaation vaikutuksista ihmiskehoon tunnistamiseksi ja kvantifioimiseksi. Hyvä esimerkki tästä on NASA: n ihmistutkimusohjelman (HRP) tekemä kaksosetutkimus, jossa tutkittiin vaikutuksia astronautti Scott Kellyn kehoon, kun hän oli viettänyt vuoden kansainvälisessä avaruusasemassa - käyttäen kaksoisveljensä Mark Kellyn ohjauksena .

NASAn astronautti Nicole Stott, Expedition 20/21 -insinööri, on kuvattu lähellä Mice Drawer System (MDS) -järjestelmää kansainvälisen avaruusaseman Kibo-laboratoriossa. Luotto: NASA

Nämä ja muut tutkimukset ovat vahvistaneet, että altistuminen mikrogravitaatiolle ei voi vaikuttaa vain luutiheyteen ja lihasmassaan, vaan myös immuunitoimintoihin, veren hapenhapomukseen, sydän- ja verisuoniterveyteen sekä jopa mahdollisiin genomisiin ja kognitiivisiin muutoksiin. Näkö on lisäksi jotain, jonka voi saavuttaa avaruudessa vietetyllä ajalla, mikä johtuu vähentyneestä verenkiertoa ja happea tekemästä silmäkudokseen.

Itse asiassa noin 30% lyhytaikaisten avaruussukkulalentojen (suunnilleen kaksi viikkoa) astronauteista ja 60% ISS: n pitkäkestoisissa matkoissa on ilmoittanut heikentävän heidän näkemystään. Vastauksena professori Michael Delp, Floridan osavaltion yliopiston (FSU) humanistisen tiedekunnan dekaani ja kirjoituksen kirjoittaja yhdessä kollegoineen suosittelevat keinotekoisen painovoiman sisällyttämistä tuleviin tehtäviin.

Delps on vuosien ajan NASA: n tuella tutkinut mikropainovoiman vaikutusta astronautin näkökykyyn. Kuten hän sanoi äskettäisessä FSU-tiedotteessa:

Ongelma on mitä kauemmin astronautit ovat avaruudessa, sitä todennäköisemmin he kokevat näkövammaisia. Jotkut astronautit toipuivat näönmuutoksista, mutta jotkut eivät. Joten tämä on tärkeä painopiste NASA: lle ja avaruusjärjestöille ympäri maailmaa. Tämän keinotekoisen painovoiman soveltamisen avulla havaitsimme, että se ei estä kokonaan silmämuutoksia, mutta emme nähneet pahimpia tuloksia.

Näkymä Stanford-toruksesta. Pohjan keskusta on pyörimätön ensiö aurinkopeili, joka heijastaa auringonvaloa navan ympärillä olevien toissijaisten peilien kulmirenkaalle. Maalaus: Donald E. Davis

Selvittääkseen, vähentäisikö keinotekoinen painovoima näitä vaikutuksia, Delp ryhtyi Japanin ilmailu- ja avaruustutkimusviraston (JAXA) tutkijoiden kanssa ensimmäisessä yhteistyössä. Heihin liittyivät professori Xiao Wen Mao (tutkimuksen pääkirjailija) Linda Loma -yliopistosta, samoin kuin jäsenet Arkansasin yliopistosta lääketieteelliselle tiedelle, Arkansas-lasten tutkimuslaitokselle ja Tsukuban yliopisto.

Ryhmä tutki sitten hiirien silmäkudosten muutoksia sen jälkeen, kun he olivat viettäneet 35 päivää ISS: llä. Koehenkilöt koostuivat 12 yhdeksän viikon ikäisistä uroshiiristä, jotka lennettiin Kennedyn avaruuskeskuksesta ja pidettiin hiiren elinympäristöyksikössä (HCU) JAXA: n Kiibin laboratoriossa ISS: llä. Hiiret jaettiin oleskelunsa aikana kahteen ryhmään.

Kun yksi ryhmä asui ympäristön mikrogravitaatio-olosuhteissa, toinen keskipako-elinympäristöyksikössä, joka tuotti 1 g keinotekoista painovoimaa (vastaa maapallon painovoimaa). Tästä lähtien tutkimusryhmä havaitsi, että entinen ryhmä kärsi vaurioista verisuonia, jotka ovat tärkeitä silmien nestepaineen säätelemiselle.

"Kun olemme maapallolla, painovoima vetää nestettä alas jalkojamme kohti", Phelps sanoi. ”Kun menetät painovoiman, neste siirtyy kohti päätä. Tämä nestesiirto vaikuttaa koko kehon verisuonijärjestelmään, ja nyt tiedämme, että se vaikuttaa myös silmän verisuoniin. "

Stanford Toruksen leikattu näkymä. Toruksen kierto tarjoaa maapallon normaalin painovoiman sisäpuolelle. Luotto: Rick Guidice / NASA

Lisäksi joukkue totesi, että proteiinien ilmentymisprofiilit olivat myös muuttuneet hiirien silmissä mikropainon seurauksena. Vertailun vuoksi sentrifugissa viettäneillä hiirillä ei ollut kovinkaan paljon vaurioita silmäkudoksilleen. Nämä tulokset osoittavat, että keinotekoinen painovoima, todennäköisesti pyörivien osien tai sentrifugien muodossa, on välttämätön komponentti pitkissä avaruustehtävissä.

Käsitteiden edetessä keinotekoisen painovoiman käyttö avaruudessa ei ole jotain uutta. Sen lisäksi, että avaruusjärjestöt ovat hyvin tutkittu käsite tieteiskirjallisuudessa, se on tutkinut sitä mahdolliseksi tapana perustaa ihmisen pysyvä läsnäolo avaruudessa. Loistava esimerkki tästä on Stanford Torus Space Settlement, pääsuunnitelma, jota otettiin huomioon NASA: n kesäkuussa 1975 tekemässä kesätutkimuksessa.

NASA: n Ames-tutkimuskeskuksen ja Stanfordin yliopiston yhteistyönä tämä kymmenen viikon ohjelma koostui professoreista, teknisistä johtajista ja opiskelijoista, jotka kokoontuivat yhdessä rakentamaan näkemystä siitä, kuinka ihmiset saattavat joskus elää suuressa avaruusalueessa. Tämän tuloksena syntyi konsepti pyörämäiselle avaruusasemalle, joka pyörii tuottamaan joko maan normaalin tai osittaisen painovoiman sensaation.

Lisäksi avaruusaluksilla on harkittu pyörivää torusta ”sen varmistamiseksi, että pitkäkestoisissa tehtävissä toimivat astronautit voisivat rajoittaa aikansa mikropainossa. Hyvä esimerkki tästä on ei-ilmakehän yleinen kuljetus, joka on tarkoitettu pitkille Yhdysvaltain tutkimusmatkoille (Nautilus-X), monitehtäväinen avaruusalustakonsepti, jonka NASA: n teknologiasovellusten arviointiryhmän insinöörit Mark Holderman ja Edward Henderson kehittivät vuonna 2011.

Kokonaiskuva NASA: n suunnittelemasta Nautilus-X-monitaisteluajoneuvoajoneuvosta. Luotto: Mark L Holderman - NASA: n teknologiasovellusten arviointiryhmä

Kuten aikaisemmassa tutkimuksessa, tämä tutkimus korostaa astronautin terveyden ylläpitämisen tärkeyttä pitkien avaruusmatkojen sekä pitkäkestoisten matkojen aikana. Tämä tutkimus erottuu kuitenkin siitä, että se on ensimmäinen sarjasta, jonka tarkoituksena on ymmärtää paremmin näön heikkenemistä astronautien keskuudessa.

"Toivomme vahvan tiedeyhteistyön jatkumisen auttavan meitä keräämään kokeelliset tulokset, joita tarvitaan tulevaisuuden miehitetyn syvän avaruustutkimuksen valmisteluun", kertoi JAXA: n vanhempi tutkija ja avustajan Dai Shiba. Tutkimuksen pääkirjailija Mao ilmoitti myös olevansa toiveikas, että tämä tutkimus menee avaruustutkimuksen ulkopuolelle ja että sillä on sovelluksia täällä maan päällä:

"Toivomme havaintojemme lisäksi karakterisoivan avaruuslentoympäristön vaikutusta silmiin, mutta edistämme myös uusia parannuksia tai hoitoja avaruuslennon aiheuttamista näköongelmista samoin kuin lisää maapallon häiriöitä, kuten ikään liittyvää silmänpohjan rappeutumista ja retinopatiaa."

Ei ole epäilystäkään siitä, että avaruustutkimuksen tulevaisuuden suhteen meillä on edessämme monia haasteita. Meidän ei tarvitse vain kehittää avaruusaluksia, joissa voidaan yhdistää polttoainetehokkuus ja teho, vaan meidän on vähennettävä yksittäisten laukaisujen kustannuksia ja keksittävä tapoja vähentää pitkäaikaisten operaatioiden terveysriskejä. Mikrogravitaation vaikutusten lisäksi aiheena on myös pitkäaikainen altistuminen auringon ja kosmiselle säteilylle.

Ja älkäämme unohtako, että tehtävät kuun pintaan ja Marsiin joutuvat jouduttamaan pitkäaikaiseen altistumiseen matalampaan painovoimaan, varsinkin kun kyseessä ovat ulkomaiset positiot. Sellaisenaan ei olisi kaukaa kuvitella, että tori- ja sentrifugit voisivat tulla säännölliseksi osaksi avaruustutkimusta lähitulevaisuudessa!

Lisälukema: FSU News, International Journal of Molecular Sciences .

Winking Star osoittautuu binaarijärjestelmäksi
Onko ihmisen lepotila mahdollista? Menossa nukkumaan pitkäkestoinen avaruuslento