Odkedy sa kozmonauti začali venovať dlhší čas do vesmíru, je známe, že dlhodobé vystavenie nulovej gravitácii alebo mikrogravitácii je spojené s jeho zdravotnými účinkami. Patria sem atrofia svalov a strata kostnej denzity, ale rozširujú sa aj na ďalšie oblasti tela, čo vedie k zníženej funkcii orgánov, krvnému obehu a dokonca aj genetickým zmenám.
Z tohto dôvodu sa na Medzinárodnej vesmírnej stanici (ISS) uskutočnilo množstvo štúdií s cieľom určiť rozsah týchto účinkov a aké stratégie je možné použiť na ich zmiernenie. Podľa novej štúdie, ktorá sa nedávno objavila v USA International Journal of Molecular Sciences, tím výskumníkov financovaných NASA a JAXA ukázal, ako by umelá gravitácia mala byť kľúčovou súčasťou budúcich plánov v kozmickom priestore.
Ako už bolo uvedené, uskutočnilo sa značné množstvo výskumov s cieľom identifikovať a kvantifikovať účinky, ktoré má mikrogravitácia na ľudské telo. Dobrým príkladom je štúdia dvojčiat uskutočnená programom Human Research Programme (HRP) agentúry NASA, ktorý skúmal účinky na telo astronauta Scotta Kellyho po tom, čo strávil rok na palube Medzinárodnej vesmírnej stanice - pomocou kontroly svojho dvojčaťa Marka Kellyho ako kontroly. ,
Tieto a ďalšie štúdie potvrdili, že vystavenie mikrogravitácii môže ovplyvniť nielen hustotu kostí a svalovú hmotu, ale aj imunitné funkcie, okysličenie krvi, kardiovaskulárne zdravie a dokonca aj možné genomické a kognitívne zmeny. Okrem toho, zrak je tiež niečo, čo sa dá ovplyvniť časom stráveným v priestore, čo je výsledkom menšej cirkulácie a kyslíka, ktorý ho privádza do očného tkaniva.
V skutočnosti asi 30% astronautov na krátkodobých raketoplánových letoch (približne dva týždne) a 60% na dlhodobých misiách do ISS uviedlo určité zhoršenie svojej vízie. Profesor Michael Delp - dekan Vysokej školy humanitných vied na Floridskej štátnej univerzite (FSU) a spoluautor na papieri - a jeho kolegovia odporúčajú, aby sa umelá gravitácia začlenila do budúcich misií.
Delps roky a s podporou NASA študoval vplyv mikrogravitácie na zrak astronauta. Ako povedal v nedávnej tlačovej správe FSU:
„Problém je, že čím dlhšie sú kozmonauti vo vesmíre, tým je pravdepodobnejšie, že zažijú zrakové postihnutie. Niektorí astronauti sa zotavia zo zmien videnia, iní nie. Toto je vysoká priorita pre agentúry NASA a vesmírne agentúry na celom svete. S touto aplikáciou umelej gravitácie sme zistili, že to úplne nezabránilo zmenám očí, ale nevideli sme najhoršie výsledky. ““
Na zistenie, či by umelá gravitácia tieto účinky zmiernila, sa spoločnosť Delp spojila s výskumníkmi z Japonskej agentúry pre výskum vesmíru (JAXA) v rámci vôbec prvej spolupráce. Pripojili sa k nim profesor Xiao Wen Mao (hlavný autor štúdie) z univerzity Linda Loma University, ako aj členovia z University of Arkansas for Medical Sciences, Arkansas Children's Research Institute a University of Tsukuba.
Tím potom skúmal zmeny v očných tkanivách myší potom, čo strávili 35 dní na palube ISS. Testované subjekty pozostávali z 12 deväťtýždňových samcov myší, ktorí boli prelietaní z Kennedyho vesmírneho centra a boli umiestnení v myšacej Habitat Cage Unit (HCU) v laboratóriu JAXA „Kibo“ na ISS. V priebehu pobytu boli myši rozdelené do dvoch skupín.
Zatiaľ čo jedna skupina žila v podmienkach vonkajšej mikrogravitácie, druhá žila v odstredivej biotopovej jednotke, ktorá produkovala 1 g umelej gravitácie (ekvivalent gravitácie Zeme). Výskumný tím z toho zistil, že bývalá skupina poškodila krvné cievy, ktoré sú dôležité pre reguláciu tlaku tekutiny v očiach.
"Keď sme na Zemi, gravitácia ťahá tekutinu dole k našim nohám," povedal Phelps. „Keď stratíte gravitáciu, tekutina sa posunie smerom k hlave. Tento posun tekutín ovplyvňuje cievny systém v tele a teraz vieme, že ovplyvňuje aj krvné cievy v oku. “
Tím okrem toho poznamenal, že v dôsledku mikrogravitácie sa v očiach myší zmenili aj profily expresie proteínov. Na porovnanie, myši, ktoré strávili svoj čas v odstredivke, nepociťovali takmer také poškodenie ich očných tkanív. Tieto výsledky naznačujú, že umelá gravitácia, pravdepodobne vo forme rotujúcich profilov alebo odstrediviek, bude nevyhnutnou súčasťou dlhodobých vesmírnych misií.
Ako sa hovorí o konceptoch, použitie umelej gravitácie v priestore nie je ničím novým. Vesmírne agentúry okrem toho, že sú dobre preskúmaným konceptom v oblasti sci-fi, preskúmali aj možný spôsob vytvorenia stálej ľudskej prítomnosti vo vesmíre. Jasným príkladom je Stanford Torus Space Settlement, hlavný dizajn, ktorý sa zvažoval v letnej štúdii NASA z roku 1975.
V rámci spolupráce medzi výskumným centrom NASA Ames Research Center a Stanfordskou univerzitou sa tento desaťtýždňový program skladal z profesorov, technických riaditeľov a študentov, ktorí sa spojili, aby vytvorili víziu o tom, ako by mohli ľudia niekedy žiť vo veľkej vesmírnej kolónii. Výsledkom toho bola koncepcia vesmírnej stanice podobnej kolesám, ktorá by sa otáčala, aby poskytla pocit normálnej alebo čiastočnej gravitácie Zeme.
Okrem toho sa u kozmických lodí uvažovalo o rotačných torusoch, aby sa zaistilo, že astronauti na dlhotrvajúcich misiách môžu časomieru v gravite obmedziť. Dobrým príkladom je neamosférická univerzálna doprava určená na zdĺhavý prieskum Spojených štátov (Nautilus-X), koncept kozmickej lode s viacerými misiami, ktorý vyvinuli v roku 2011 inžinieri Mark Holderman a Edward Henderson z tímu pre hodnotenie technologických aplikácií NASA.
Tak ako v predchádzajúcom výskume, táto štúdia zdôrazňuje dôležitosť udržiavania zdravia astronautov počas dlhodobých misií vo vesmíre, ako aj dlhodobých ciest. Táto štúdia sa však vyznačuje tým, že je prvou zo série navrhnutej na lepšie pochopenie zhoršenia zraku medzi astronautmi.
„Dúfame, že pokračujúca silná vedecká spolupráca nám pomôže akumulovať experimentálne výsledky potrebné na prípravu budúceho prieskumu vesmíru s posádkou,“ povedal Dai Shiba, vedecký pracovník spoločnosti JAXA a spoluautor na papieri. Mao, vedúca autorka štúdie, tiež uviedla, že dúfa, že tento výskum presiahne prieskum vesmíru a bude mať aplikácie tu na Zemi:
„Dúfame, že naše zistenia charakterizujú nielen vplyv kozmického letu na oči, ale tiež prispejú k novým liekom alebo liečbe problémov so zrakom vyvolaným kozmickým letom, ako aj k ďalším poruchám Zeme, ako je makulárna degenerácia a retinopatia súvisiaca s vekom.“
Niet pochýb o tom, že pokiaľ ide o budúcnosť vesmírneho prieskumu, pred nami stoja mnohé výzvy. Potrebujeme nielen vyvinúť kozmickú loď, ktorá dokáže kombinovať palivovú úspornosť a energiu, ale musíme znížiť náklady na jednotlivé štartovacie miesta a nájsť spôsoby, ako zmierniť zdravotné riziká dlhodobých misií. Okrem účinkov mikrogravitácie existuje aj otázka dlhodobého vystavenia slnečnému a kozmickému žiareniu.
Nezabúdajme, že misie na lunárny povrch a Mars budú musieť čeliť dlhodobému vystaveniu nižšej gravitácii, najmä pokiaľ ide o východiská. Preto by nebolo férové predstaviť si, že tori a odstredivky by sa mohli v blízkej budúcnosti stať pravidelnou súčasťou prieskumu vesmíru!
