Мало що в житті є безсумнівним. Але здається дуже ймовірним, що люди досліджуватимуть поверхню Місяця протягом наступного десятиліття або близько того, перебуваючи там тижнями, можливо, місяцями. Цей факт наштовхується на те, в чому ми впевнені. Коли люди проводять час в умовах низької гравітації, це негативно позначається на їхньому організмі.
Що можна зробити?
Вчені вивчали вплив мікрогравітації та низької гравітації на організм людини. Виникає кілька проблем, таких як атрофія м’язів і демінералізація кісток. Погіршується стан серцево-судинної системи, а також нейронний контроль за положенням тіла та рухами. Але в той час, як дослідники дізнаються все більше і більше про наслідки, рішення відстають.
Нова стаття, опублікована в журналі Royal Society Open Science, пропонує нове, низькотехнологічне рішення цих проблем. Вона називається “Горизонтальний біг всередині кругових стін місячних поселень: комплексна контрзахід для декондиціонування в умовах низької гравітації?”. Провідний автор – Альберто Мінетті, професор фізіології Міланського університету.
Мінетті та його співавтори зазначають, що специфічні вправи для вирішення конкретних проблем можуть бути не найкращим підходом. Натомість, вправи для всього тіла можуть бути потужним інструментом для підтримки здоров’я астронавтів.
“Замість того, щоб тренувати лише окремі групи м’язів, вправи для всього тіла, такі як локомоція, здаються кращими кандидатами”, – пояснюють вони. Однак з цим є проблема. “Але в умовах місячної гравітації як “маятникова” ходьба, так і підстрибування, як біг, демонструють аномальну динаміку на більш високих швидкостях”, – пишуть вони.
Аномальна динаміка означає, що астронавти не отримують великої користі від такого типу вправ. Цьому перешкоджає “…дисбаланс між кінетичною і потенційною енергією центру мас тіла”, – пишуть автори.
Це означає, що він не може бути використаний для тих самих фізичних вправ, що й на Землі.
“Крім того, метаболічні потреби підстрибуючої ходи знижуються в умовах місячної гравітації, що обмежує її потенційний стимул для кардіореспіраторного фітнесу”, – пояснюють автори дослідження.
Існує кілька потенційних рішень, які допоможуть місячним астронавтам підтримувати здоров’я в умовах низької гравітації. Одне з них – центрифуга, де обертовий рух імітує гравітацію, заохочуючи організм підтримувати м’язову і кісткову масу. Але вони енергоємні та непрактичні.
Автори пропонують нове рішення. Ви коли-небудь бачили Стіну смерті?
“Тут ми пропонуємо нове рішення: місячні мешканці могли б займатися бігом на внутрішній стороні вертикальних кругових стін, тобто бігати паралельно поверхні Місяця”, – пишуть автори.
Вправи в умовах “Стіни смерті” (WoD) допомогли б підтримувати м’язову масу, щільність кісток, серцево-судинну форму і нейронний контроль.
На Землі гравітація занадто сильна для того, щоб людина могла бігати навколо Стіни смерті. Це під силу лише моторизованим транспортним засобам та велосипедам. Але на Місяці слабша гравітація робить їх практичними.
Дослідники змоделювали місячний WoD і протестували продуктивність суб’єктів, що бігають у ньому. Вони орендували WoD на один день і використовували джгут зі шнурів, щоб зменшити вагу тіла учасників, імітуючи меншу гравітацію Місяця.
У випробуваннях взяли участь двоє учасників: 36-річний чоловік і 33-річна жінка. Банджі були налаштовані таким чином, щоб кожен учасник важив одну шосту своєї ваги. Обв’язка розвантажувала одну сторону тіла піддослідних, щоб ще більше імітувати місячні умови. Дані WoD кожного учасника були об’єднані з даними бігової доріжки, щоб отримати надійні результати.
Ось як виглядав експеримент після того, як учасники опинилися всередині WoD і були під’єднані до поясу.
Учасники швидко освоїлися з незвичним рухом, необхідним для того, щоб бігти горизонтально всередині WoD.
“Цей процес вимагав лише 5-8 спроб і дозволив їм почати біг без сторонньої допомоги”, – пишуть автори. Учасники “…завершили свій виступ, безпечно сповільнивши темп і спустившись з горизонтального положення на стіні у вертикальне на підлозі WoD, без жодних травм”, – пояснили вони.
Автори кажуть, що вони успішно продемонстрували основи використання WoD для підтримки здоров’я астронавтів на Місяці.
“Ми вперше продемонстрували, що люди можуть безпечно бігати горизонтально в умовах низької гравітації всередині циліндра, розміром з земний “WoD”, завдяки швидкісному, самогенерованому підвищенню штучної гравітації”, – пояснюють вони.
Дослідники впевнені, що ідея “Стіни смерті” може допомогти місячним астронавтам впоратися з хронічним впливом місячної гравітації. Водночас вони усвідомлюють невеликий розмір вибірки та інші обмеження дослідження.
“На закінчення, усвідомлюючи малий розмір вибірки, грубість отримання кінематики в такому своєрідному польовому експерименті, а також те, що для уточнення цієї теми будуть потрібні спеціальні дослідження в умовах постільного режиму, ми впевнені в наших висновках”, – пишуть вони у своєму висновку.
Хоча звичайний біг на Місяці неможливий, WoD надає можливість отримати переваги від щоденних коротких тренувань WoD.
Учасники, які використовували WoD, створили “…достатньо високу (бічну) самогенеровану штучну гравітацію, яка, ймовірно, здатна підтримувати за допомогою декількох коротких, майже “земних” бігових кіл на день, прийнятну кардіо-моторну форму і мінеральний статус кісток, корисну для місцевого пересування і роботи, для підготовки тривалої подорожі на Марс і для повернення додому в хорошому стані”.
У низькотехнологічних рішеннях складних проблем є своя елегантність. Простий WoD може стати вирішенням проблеми низької гравітації Місяця замість складного, енергоємного пристрою на кшталт центрифуги.
“І все це за допомогою недорогого і пасивного пристрою, вже вбудованого в їхні кругові населені модулі”, – підсумовують автори.
