Alates sellest, kui astronaudid hakkasid pikema aja jooksul kosmosesse minema, on olnud teada, et pikaajaline kokkupuude nullgravitatsiooni või mikrogravitatsiooniga kaasneb oma osaga tervisemõjudest. Nende hulka kuulub lihaste atroofia ja luutiheduse vähenemine, kuid see laieneb ka teistele kehapiirkondadele, põhjustades vähenenud elundite funktsiooni, vereringet ja isegi geneetilisi muutusi.
Sel põhjusel on rahvusvahelise kosmosejaama (ISS) pardal tehtud arvukalt uuringuid, et teha kindlaks nende mõjude ulatus ja milliseid strateegiaid saab nende leevendamiseks kasutada. Uue uuringu kohaselt, mis ilmus hiljuti ajalehes Rahvusvaheline molekulaarteaduste ajakiri, NASA ja JAXA rahastatud teadlaste meeskond näitas, kuidas kunstlik gravitatsioon peaks olema kosmose tuleviku pikaajaliste plaanide põhikomponent.
Nagu märgitud, on mikrogravitatsiooni inimkehale avaldatava mõju tuvastamiseks ja kvantifitseerimiseks tehtud märkimisväärsel hulgal uuringuid. Selle heaks näiteks on NASA inimuuringute programmi (HRP) läbi viidud kaksikute uuring, mis uuris mõju astronaudi Scott Kelly kehale pärast seda, kui ta veetis aasta rahvusvahelise kosmosejaama pardal - kasutades kontrollina oma kaksikvenda Mark Kellyt .
Need ja muud uuringud on kinnitanud, et kokkupuude mikrogravitatsiooniga ei mõjuta mitte ainult luutihedust ja lihasmassi, vaid ka immuunfunktsioone, vere hapnikuga varustamist, südame-veresoonkonna tervist ning isegi võimalikke genoomilisi ja kognitiivseid muutusi. Lisaks on nägemine ka asi, mida saab saavutada ruumis veedetud ajaga - see on tingitud väiksema vereringe ja hapniku sattumisest silma koesse.
Tegelikult on umbes 30% astronautidest lühiajaliste kosmosesüstikute lendudel (umbes kaks nädalat) ja 60% pikaajalistel missioonidel ISS-is teatanud, et nende nägemine on mõnevõrra halvenenud. Professor Michael Delp - Florida Riikliku Ülikooli humanitaarteaduste kolledži dekaan ja paberkandjal kaasautor - ja tema kolleegid soovitavad tulevastel missioonidel kasutada kunstlikku raskusjõudu.
Aastaid ja NASA toel on Delps uurinud astronaudi nägemisele avalduvat mõju mikrogravitatsioonile. Nagu ta ütles hiljutises FSU uudisteväljaandes:
„Probleem on selles, et mida kauem astronaudid kosmoses asuvad, seda tõenäolisemalt kogevad nad nägemiskahjustusi. Mõned astronaudid taastuvad nägemismuutustest, mõned aga mitte. Nii et see on NASA ja kosmoseagentuuride jaoks kogu maailmas prioriteet. Selle kunstliku raskusjõu rakenduse abil leidsime, et see ei takista täielikult silma muutusi, kuid me ei näinud halvimaid tulemusi. ”
Et teha kindlaks, kas kunstlik raskusjõud neid mõjusid vähendab, tegi Delp koostööd Jaapani lennunduse ja kosmose uurimise agentuuri (JAXA) teadlastega, kes tegid esmakordselt koostööd. Nendega ühinesid professor Xiao Wen Mao (uuringu juhtiv autor) Linda Loma ülikoolist, samuti liikmed Arkansase meditsiiniteaduste ülikoolist, Arkansase laste uurimisinstituudist ja Tsukuba ülikoolist.
Seejärel uuris meeskond muutusi hiirte silmakudedes pärast seda, kui nad viibisid ISS-is 35 päeva. Katsealused koosnesid 12 üheksa nädala vanustest isastest hiirtest, kes lennutati Kennedy kosmosekeskusest ja paigutati hiire elupaiga puuriüksusesse (HCU) JAXA “Kibo” laboris ISS-i. Hiired jaotati viibimise ajal kahte rühma.
Kui üks rühm elas ümbritseva keskkonna mikrogravitatsioonitingimustes, siis teine elas tsentrifugaalses elupaigaühikus, mis tekitas 1 g kunstliku gravitatsiooni (Maa gravitatsiooni ekvivalent). Sellest tuvastas uurimisrühm, et endine rühm kahjustas veresooni, mis on olulised silmade vedeliku rõhu reguleerimiseks.
"Kui oleme maa peal, tõmbab gravitatsioon vedeliku meie jalgade poole," ütles Phelps. “Kui kaotate gravitatsiooni, nihkub vedelik pea poole. See vedeliku nihe mõjutab kogu veresoonte süsteemi ja nüüd teame, et see mõjutab ka silma veresooni. ”
Lisaks märkis meeskond, et valgu ekspressiooniprofiilid olid mikrogravitatsiooni mõjul muutunud ka hiirte silmades. Võrdluseks - tsentrifuugis aega veetnud hiirtel ei olnud silmakoopadele peaaegu nii palju kahju. Need tulemused näitavad, et kunstlik gravitatsioon, tõenäoliselt pöörlevate sektsioonide või tsentrifuugide kujul, on pikaajaliste kosmoseülesannete jaoks vajalik komponent.
Mõistete lähenedes pole kunstliku gravitatsiooni kasutamine kosmoses midagi uut. Lisaks sellele, et kosmoseagentuurid on hästi uuritud kontseptsioon ulmekirjanduses, on nad uurinud seda ka võimaliku moodusena alalise inimese olemasolu kosmoses. Selle säravaks näiteks on Stanfordi Toruse kosmoseasundus, põhidisain, mida kaaluti NASA 1975. aasta suveuuringus.
NASA Amesi teaduskeskuse ja Stanfordi ülikooli koostööna koosnes see kümnenädalane programm professoritest, tehnilistest direktoritest ja üliõpilastest, kes tulid kokku eesmärgiga konstrueerida visioon, kuidas inimesed võiksid kunagi elada suures kosmosekoloonias. Selle tulemuseks oli rattataolise kosmosejaama kontseptsioon, mis pöörleks nii, et see tunnetaks kas Maa normaalset või osalist gravitatsiooni.
Lisaks sellele on kosmoseaparaatide jaoks kaalutud pöörlevat torust, et pikaajalistel missioonidel astronaudid saaksid oma aega mikrogravitatsioonis piirata. Hea näide selle kohta on atmosfäärivaba universaalne transport, mis on ette nähtud Ameerika Ühendriikide pikaajalisteks uuringuteks (Nautilus-X) - mitme missiooniga kosmoselaevade kontseptsioon, mille töötasid 2011. aastal välja NASA tehnoloogiarakenduste hindamise meeskonna insenerid Mark Holderman ja Edward Henderson.
Nagu varasemate uuringute puhul, tõstetakse ka selles uuringus oluliseks kosmoseülesannete ajal kosmoses viibimise ja pikaajaliste reiside ajal astronautide tervise säilitamise olulisust. Kuid seda uuringut eristab see, et see on esimene sarjast, mis on loodud astronautide nägemiskahjustuste paremaks mõistmiseks.
"Loodame, et jätkuv tugev teaduskoostöö aitab meil koguda eksperimentaalseid tulemusi, mis on vajalikud tulevaste mehitatud süvakosmoseuuringute ettevalmistamiseks," ütles JAXA vanemteadur ja kaasautor Dai Shiba. Uuringu juhtiv autor Mao osutas samuti, et loodab, et see uurimus läheb kaugemale kosmoseuuringutest ja sellel on rakendusi siin Maa peal:
"Loodame, et meie leiud mitte ainult ei kirjelda kosmoselennu keskkonna mõju silmadele, vaid aitavad kaasa kosmoselennust põhjustatud nägemisprobleemide uutele ravimeetoditele või ravile, samuti rohkematele Maaga seotud häiretele, nagu vanusega seotud kollatähni degeneratsioon ja retinopaatia."
Pole kahtlust, et kosmoseuuringute tuleviku osas seisab meie ees palju väljakutseid. Peame mitte ainult arendama kosmoselaevu, mis suudaksid ühendada kütusesäästlikkuse ja võimsuse, vaid peame vähendama üksikute kaatrite kulusid ja pakkuma välja viise, kuidas leevendada pikaajaliste missioonide terviseriske. Lisaks mikrogravitatsiooni mõjule on kõne all ka pikaajaline kokkupuude päikese ja kosmilise kiirgusega.
Ja ärgem unustagem, et Kuu pinna ja Marsi missioonid peavad pikaajaliselt kokku puutuma madalama raskusastmega, eriti kui tegemist on väljaulatuvate osadega. Sellisena poleks kaugele ette kujutada, et tori ja tsentrifuugid võivad lähitulevikus muutuda kosmoseuuringute regulaarseks osaks!
