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 Kansainvälisellä avaruusasemalla (ISS) on tehty lukuisia tutkimuksia näiden vaikutusten laajuuden selvittämiseksi ja mitä strategioita voidaan käyttää niiden lieventämiseen. Äskettäin ilmestyneen tutkimuksen mukaan International Journal of Molecular Sciences, NASA: n ja JAXA: n rahoittama tutkijoiden ryhmä osoitti, kuinka keinotekoisen painovoiman tulisi olla avaintekijä kaikissa tulevaisuuden 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 .
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 verenkierrosta ja hapesta, joka saa sen silmäkudokseen.
Itse asiassa noin 30% lyhytaikaisten avaruussukkulalentojen (suunnilleen kaksi viikkoa) astronauteista ja 60% pitkäkestoisissa operaatioissa ISS: ssä on ilmoittanut heikentävän heidän näkemystään. Vastauksena professori Michael Delp - Floridan osavaltion yliopiston (FSU) humanistisen tiedekunnan dekaani ja kirjoituksen kirjoittaja - ja hänen kollegansa 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. Tällä keinotekoisella painovoimalla havaitsimme, että se ei estänyt täysin silmämuutoksia, mutta emme nähneet pahimpia tuloksia. "
Selvittääkseen, vähentäisikö keinotekoinen painovoima näitä vaikutuksia, Delp ryhtyi Japanin ilmailualan tutkimuskeskuksen (JAXA) tutkijoiden kanssa ensimmäisessä yhteistyössä. Heihin liittyi professori Xiao Wen Mao (tutkimuksen pääkirjailija) Linda Loma -yliopistosta, samoin kuin jäsenet Arkansasin lääketieteellisestä yliopistosta, Arkansasin lasten tutkimuslaitoksesta ja Tsukuban yliopistosta.
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 “Kibo” -laboratoriossa ISS: llä. Hiiret jaettiin oleskelunsa aikana kahteen ryhmään.
Kun yksi ryhmä asui ympäristön mikropainon olosuhteissa, toinen elää keskipakoisympäristöyksikössä, joka tuotti 1 g keinotekoisesta painovoimasta (vastaa maan maapallon painovoimaa). Tästä lähtien tutkimusryhmä havaitsi, että entinen ryhmä vaurioitti verisuonia, jotka ovat tärkeitä silmien nestepaineen säätelemiselle.
"Kun olemme maapallolla, painovoima vetää nestettä alas jalkojamme kohti", sanoi Phelps. ”Kun menetät painovoiman, neste siirtyy kohti päätä. Tämä nestesiirto vaikuttaa koko kehon verisuonijärjestelmään, ja nyt tiedämme, että se vaikuttaa myös silmän verisuoniin. "
Lisäksi joukkue totesi, että proteiinien ilmentymisprofiilit olivat myös muuttuneet hiiren 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 mahdollisena tapana luoda pysyvä ihmisen läsnäolo avaruudessa. Loistava esimerkki tästä on Stanford Torus Space Settlement, pääsuunnitelma, jota otettiin huomioon NASA: n kesävuositutkimuksessa 1975.
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 pyöränkaltaiselle avaruusasemalle, joka pyörii tuottamaan joko maan normaalin tai osittaisen painovoiman tunnistuksen.
Lisäksi avaruusaluksilla on harkittu pyörivää torusta ”sen varmistamiseksi, että pitkäkestoisissa tehtävissä toimivat astronautit voivat 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.
Kuten aikaisemmassa tutkimuksessa, tämä tutkimus korostaa astronautin terveyden ylläpitämisen tärkeyttä pitkien avaruusmatkailun sekä pitkäkestoisten matkojen aikana. Tämä tutkimus erottuu kuitenkin siitä, että se on ensimmäinen sarjasta, jonka tarkoituksena on ymmärtää paremmin näkövammaisten 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 ne edistävät avaruuslennon aiheuttamien näköongelmien uusia parannuskeinoja tai hoitomuotoja sekä muita maapallon häiriöitä, kuten ikään liittyvää makula-rappeutumista ja retinopatiaa."
Ei ole epäilystäkään siitä, että avaruustutkimuksen tulevaisuuden suhteen meillä on monia haasteita. Meidän ei tarvitse vain kehittää avaruusaluksia, joissa voidaan yhdistää polttoainetehokkuus ja teho, vaan meidän on vähennettävä yksittäisten laukaisujen kustannuksia ja keksittävä keinoja vähentää pitkäaikaisten operaatioiden terveysriskejä. Mikrogravitaation vaikutusten lisäksi aiheena on myös pitkäaikainen altistuminen auringon ja kosmiselle säteilylle.
Ja älä unohda, että kuun pintaan ja Marsiin kohdistuvat tehtävät joutuvat jouduttamaan pitkäaikaiseen altistumiseen matalampaan painovoimaan, varsinkin kun kyseessä on ulkomaalaukset. Sellaisenaan ei olisi kaukaa kuvitella, että tori- ja sentrifugit voisivat tulla säännölliseksi osaksi avaruustutkimusta lähitulevaisuudessa!
