Система, що добуває енергію з добових коливань температури
24 Лютого , 2018
Новий європейський робот-пожежний успішно пройшов перші випробування
26 Лютого , 2018

Вчені створили «другу шкіру» для астронавтів, яка ефективно імітує гравітацію

Довге знаходження в умовах мікрогравітації призводить відразу до цілого ряду проблем зі здоров’ям у астронавтів і космонавтів. Серед цих проблем, наприклад, — втрата щільності кісткової тканини і м’язова атрофія. Але є і ще одна особливість: людина в невагомості стає вищою, так як знижений гравітаційний вплив змушує її хребет розтягуватись. Звичайно, багато хто з нас хотів б бути вище, але в космосі це може стати справжньою проблемою, тому що таке розтягнення може викликати больові відчуття.

У Королівському коледжі Лондона завершилися випробування нової версії спеціального костюма SkinSuit, покликаного вирішити цю проблему. Результати останніх випробувань поки ще не були опубліковані у відкритому доступі, але вчені говорять про досить позитивні результати.

Життя і робота астронавта в умовах мікрогравітації на борту Міжнародної космічної станції 24 години на добу і 7 днів на тиждень кардинально відрізняється від звичайного 24-годинного циклу кожної людини на Землі. В умовах земної гравітації наша спина відпочиває, коли ми спимо. Сон в положенні лежачи дозволяє простору між міжхребцевими дисками заповнюватись синовіальною рідиною. Вона дозволяє нашим кісткам і суглобам відпочити від навантаження, які вони витримували протягом дня, а також очищає організм від зайвих речовин і прискорює метаболізм клітин. Кожен раз, коли ми прокидаємось, ми стаємо трохи вище, але тільки на деякий час. Протягом дня сила тяжіння змушує наші міжхребетні диски знову зближатись, ми втрачаємо в середньому 1,5 сантиметри зросту і стаємо такими ж, як були до цього. У рамках наступного циклу сну наша спина знову розтягується, і так повторюється з разу в раз. Що ж стосується космосу, то відомі випадки, коли хребет людини розтягувався до 7 сантиметрів.

«На Землі, коли ви стоїте на ногах, на вас тисне не тільки власна вага, але ще і сила гравітації. Потім, коли ви лягаєте в ліжко, ваша спина розтягується – це нормальний циклічний процес», — пояснює глава дослідження Девід Грін.

В умовах мікрогравітації спина астронавта ніколи не стискається під дією гравітації і завжди знаходиться в розслабленому, розтягнутому стані. Внаслідок цього спостерігаються часті болі в області спини.

«В космосі немає гравітаційного навантаження, тому простір між міжхребцевими дисками постійно збільшується, природна кривизна хребта зменшується, м’язи, що підтримують спину , яким більше не потрібно чинити опір гравітації, починають атрофуватися і слабшати», — продовжує Грін.

Костюм SkinSuit, розробку якого протягом вже декількох років веде Центр космічної медицини Європейського космічного агентства і Королівський коледж Лондона, заснований на напрацюваннях Массачусетського технологічного інституту (МТІ). В якості основного матеріалу він використовує спандекс, який виступає в якості імітатора гравітації і чинить тиск на все тіло, починаючи від плечей і до ступнів.

Астронавти Європейського космічного агентства провели випробування костюма SkinSuit в рамках параболічних польотів на літаку (де імітується невагомість), а також на борту МКС. Фото CNES/Novespace, 2014 рік

Ефективність костюма на борту МКС перевірили датський астронавт Андреас Могенсен, а також французький астронавт Тома Піску. Однак перший варіант костюма астронавти проносили дуже недовго. Він виявився дуже незручним.

«Перші концепти були дійсно дуже незручними. Вони забезпечували приблизно до 80 відсотків від рівня гравітаційного навантаження, але носити їх можна було лише кілька годин», — говорить дослідник Філіп Карвіль.

Костюм вирішено було доопрацювати. Крім того, дослідники створили спеціальне «водне ліжко», наполовину заповнене водою з багатим вмістом магнієвих солей. Воно використовувалось в якості своєрідного середовища для імітації впливу мікрогравітації на організм, яку астронавти відчувають в космосі. Вчені підгледіли цей прийом у Мертвого моря, де висока концентрація солей дозволяє людині буквально лежати на поверхні води.

«Під час наших більш тривалих випробувань ми спостерігали збільшення росту людини аналогічно тому явищу, яке властиве для космічного середовища. Іншими словами, ми змогли досягти ефекту мікрогравітації принаймні в питанні її впливу на хребет людини», — пояснює дослідник Філіп Карвіль.

Костюм SkinSuit пройшов кілька стадій вдосконалень, щоб стати не лише комфортнішим, але і ефективнішим

Залучення студентів коледжу в якості випробувачів нових версій костюма допомогло підвищити його ефективність. Спершу волонтерів просили полежати на «водному ліжку», що імітує середовище мікрогравітації. Спочатку без костюма, а потім одягнувши SkinSuit. Після цього вчені проводили МРТ-сканування і перевіряли ефективність. В результаті костюм пройшов кілька етапів модернізації, що дозволило зробити його більш комфортним, стійким і ефективним. У даний момент останньою версією SkinSuit є дизайн Mark VI.

«Версія SkinSuit Mark VI вийшла дуже зручною. Настільки зручною, що його фактично не відчуваєш на тілі, навіть при тривалому носінні, фізичній активності або під час сну», — говорить Карвіль.

«Остання версія забезпечує приблизно 20 відсотків гравітаційного навантаження, що трохи більше показників місячної гравітації. У свою чергу, цього цілком достатньо для того, щоб спина відчула ефекти гравітації і завжди перебувала в тонусі».

«Результати наших випробувань ще не були опубліковані, але схоже, що версія костюма SkinSuit Mk VI дуже ефективна для компенсації ефекту розтягування хребта. На додаток до цього ми дізналися багато нового про фундаментальні фізіологічні процеси і важливість розподілу навантаження на хребет», — додав Філіп.

LEU
LEU

Залишити відповідь

Увійти за допомогою: