De când astronauții au început să meargă în spațiu pentru perioade îndelungate de timp, se știa că expunerea pe termen lung la gravitație zero sau microgravitate vine cu ponderea sa asupra efectelor asupra sănătății. Acestea includ atrofia musculară și pierderea densității osoase, dar se extind și în alte zone ale corpului, ceea ce duce la diminuarea funcției organului, circulației și chiar modificări genetice.
Din acest motiv, s-au efectuat numeroase studii la bordul Stației Spațiale Internaționale (ISS) pentru a determina amploarea acestor efecte și ce strategii pot fi utilizate pentru atenuarea acestora. Conform unui nou studiu care a apărut recent în Revista internațională de științe moleculare, o echipă de cercetători finanțați de NASA și JAXA au arătat cum gravitația artificială ar trebui să fie o componentă cheie a oricărui plan pe termen lung în spațiu.
După cum sa menționat, o cantitate considerabilă de cercetări a fost efectuată pentru a identifica și cuantifica efectele pe care microgravitatea le are asupra corpului uman. Un bun exemplu în acest sens este Studiul Twins realizat de Programul de cercetare umană (HRP) al NASA, care a cercetat efectele asupra corpului astronautului Scott Kelly după ce a petrecut un an la bordul Stației Spațiale Internaționale - folosind fratele său geamăn, Mark Kelly, ca control .
Aceste și alte studii au confirmat că expunerea la microgravitate nu poate afecta doar densitatea osoasă și masa musculară, ci și funcția imunitară, oxigenarea sângelui, sănătatea cardiovasculară și chiar posibile modificări genomice și cognitive. În plus, vederea este, de asemenea, ceva care poate fi efectuat de timpul petrecut în spațiu, care este rezultatul unei circulații mai mici și a oxigenului care îl face către țesutul ocular.
De fapt, aproximativ 30% dintre astronauți din zborurile navetelor spațiale pe termen scurt (aproximativ două săptămâni) și 60% din misiunile de durată lungă către ISS au raportat o anumită deteriorare a viziunii lor. Ca răspuns, profesorul Michael Delp - decanul Colegiului de Științe Umane din Florida State University (FSU) și coautor pe hârtie - și colegii săi recomandă ca gravitația artificială să fie încorporată în viitoarele misiuni.
De ani buni, și cu sprijinul NASA, Delps studiază afectarea microgravității pe care o are astronautul. După cum a spus într-un comunicat recent al FSU:
„Problema este cu cât astronauții sunt mai mulți în spațiu, cu atât sunt mai mari să apară deficiențe de vedere. Unii astronauți se vor recupera din schimbările de vedere, dar alții nu. Așadar, aceasta este o prioritate mare pentru NASA și agențiile spațiale din întreaga lume. Cu această aplicație a gravitației artificiale, am constatat că nu a împiedicat în totalitate modificările pentru ochi, dar nu am văzut cele mai grave rezultate. "
Pentru a stabili dacă gravitația artificială ar reduce aceste efecte, Delp a făcut echipă cu cercetători de la Agenția de explorare a aerospațialului din Japonia (JAXA) într-o primă colaborare. Lor li s-au alăturat profesorul Xiao Wen Mao (autorul principal al studiului) de la Universitatea Linda Loma, precum și membri de la Universitatea din Arkansas pentru Științe Medicale, Institutul de Cercetare pentru Copii Arkansas și Universitatea din Tsukuba.
Apoi, echipa a examinat modificările țesuturilor oculare ale șoarecilor după ce au petrecut 35 de zile la bordul ISS. Subiecții de test au constat din 12 șoareci de sex masculin în vârstă de nouă săptămâni, care au fost zburați din Kennedy Space Center și adăpostiți în unitatea de șobolan Habitat Cage (HCU) din Laboratorul JAXA „Kibo” din ISS. Pe parcursul șederii lor, șoarecii au fost împărțiți în două grupuri.
În timp ce un grup trăia în condiții de microgravitate ambientală, celălalt locuia într-o unitate de habitat centrifugă care producea 1 g a gravitației artificiale (echivalentul gravitației Pământului). Din aceasta, echipa de cercetare a descoperit că fostul grup a suferit daune vaselor de sânge care sunt importante pentru reglarea presiunii fluidului din ochi.
„Când suntem pe Pământ, gravitația trage lichid în jos spre picioarele noastre”, a spus Phelps. „Când pierzi gravitația, lichidul se îndreaptă spre cap. Această modificare a fluidului afectează sistemul vascular în întregul corp și acum știm că afectează și vasele de sânge din ochi. ”
În plus, echipa a remarcat că profilurile de exprimare ale proteinelor s-au schimbat și în ochii șoarecilor ca urmare a microgravității. Prin comparație, șoarecii care și-au petrecut timpul în centrifugă nu au suferit prea multe daune țesuturilor lor oculare. Aceste rezultate indică faptul că gravitația artificială, probabil sub formă de secțiuni rotative sau centrifuge, va fi o componentă necesară pentru misiunile spațiale de lungă durată.
Pe măsură ce merg conceptele, utilizarea gravitației artificiale în spațiu nu este ceva nou. Pe lângă faptul că este un concept bine explorat în domeniul science-fiction, agențiile spațiale au privit-o ca pe o posibilă modalitate de a stabili o prezență umană permanentă în spațiu. Un exemplu strălucitor este Acordul spațial Stanford Torus, un design principal care a fost considerat de Studiul de vară al NASA din 1975.
Ca un efort de colaborare între Centrul de Cercetare Ames al NASA și Universitatea Stanford, acest program de zece săptămâni a fost format din profesori, directori tehnici și studenți care se reunesc pentru a construi o viziune a modului în care oamenii ar putea trăi într-o colonie spațială mare. Rezultatul a fost un concept pentru o stație spațială asemănătoare cu roțile care s-ar roti pentru a oferi senzația gravitației normale sau a Pământului.
În plus, au fost luate în considerare pentru „navele spațiale” torus rotativ pentru a se asigura că astronauții în misiuni de lungă durată și-ar putea limita timpul în microgravitate. Un bun exemplu în acest sens este transportul universal non-atmosferic destinat pentru explorarea lungă a Statelor Unite (Nautilus-X), un concept de nave spațiale multi-misiune, dezvoltat în 2011 de către inginerii Mark Holderman și Edward Henderson de la echipa de evaluare a aplicațiilor tehnologice ale NASA.
La fel ca în cercetările anterioare, acest studiu evidențiază importanța menținerii sănătății astronautului în timpul misiunilor pe termen lung în spațiu, precum și a călătoriilor de lungă durată. Cu toate acestea, acest studiu se distinge prin faptul că este primul dintr-o serie concepută pentru a înțelege mai bine deficiența de vedere în rândul astronauților.
„Sperăm că colaborarea științifică continuă ne va ajuta să acumulăm rezultatele experimentale necesare pregătirii pentru viitoare explorări în spațiul profund”, a spus Dai Shiba, un cercetător senior pentru JAXA și coautor pe hârtie. Mao, autorul principal al studiului, a mai indicat că speră că această cercetare va depăși explorarea spațială și va avea aici aplicații pe Pământ:
Sperăm că descoperirile noastre nu numai că caracterizează impactul mediului spațial asupra ochilor, dar vor contribui la noi cure sau tratamente pentru probleme de vedere induse de fluxul spațial, precum și la mai multe afecțiuni legate de Pământ, cum ar fi degenerarea și retinopatia maculară legată de vârstă.
Nu există nicio îndoială că, atunci când vine vorba de viitorul explorării spațiale, există multe provocări care ne stau în față. Nu numai că trebuie să dezvoltăm nave spațiale care să poată combina eficiența cu combustibilul și puterea, ci trebuie să reducem costurile lansărilor individuale și să oferim modalități de atenuare a riscurilor pentru sănătate ale misiunilor pe termen lung. Dincolo de efectele microgravității, există și problema expunerii prelungite la radiațiile solare și cosmice.
Și să nu uităm că misiunile pe suprafața lunară și Marte vor trebui să facă față expunerii pe termen lung la o gravitate mai mică, în special în cazul avanposturilor. Ca atare, nu ar fi minunat să ne imaginăm că tori și centrifuge ar putea deveni o parte regulată a explorării spațiale în viitorul apropiat!
