Потребуется ли заниматься спортом во время коммерческого космического полета?

В этом году SpaceX Илона Маска планирует запустить первую частную космическую миссию на орбиту без участия профессиональных астронавтов.

Предприниматель-миллиардер Джаред Исаакман, который зафрахтовал поездку и будет руководить миссией, проведет от двух до четырех дней на орбите Земли в капсуле SpaceX Crew Dragon вместе с тремя другими людьми.

Хотя эта короткая миссия Crew Dragon вряд ли сильно повлияет на здоровье пассажиров, вскоре эти капсулы отправятся в гораздо более длительные поездки, что может иметь большое влияние на здоровье человека. Космические миссии снижают плотность костей космонавтов на 1–1,5% в месяц, а также ослабляют двигательные и постуральные мышцы.

Даже сердце становится меньше, так как ему не приходится качать против силы тяжести в космосе. Когда происходят эти изменения, многое зависит от того, какие упражнения выполняются и как часто. Но если не делать никаких упражнений, эти изменения начнутся через 14 дней.

Вот почему профессиональные космонавты используют тренажеры в космосе, чтобы поддерживать свои мышцы сильными. Но капсульные космические корабли, такие как Crew Dragon и NASA Orion, которые доставят людей на Луну и Марс, не будут иметь места для большого тренажерного оборудования, поэтому пассажиры будут ограничены в своих возможностях.

Неизвестно, какое влияние это может иметь на физическое здоровье обычного человека во время космического полета, и на это помогает ответить группа систематического обзора аэрокосмической медицины Нортумбрии.

Пространство для перемещения

Международная космическая станция (МКС) имеет около 33000 кубических футов (932 кубических метра) пространства — примерно по объему Боинг 747. Около двух третей этого пространства используется для хранения и оборудования, такого как тренажеры, в том числе беговая дорожка, велосипед и тренажер для силовых упражнений.

Система жизнеобеспечения МКС, которая поддерживает здоровую окружающую среду для людей, контролируя уровни кислорода, тепла и влажности в кабине, также предназначена для того, чтобы космонавты могли тренироваться в течение двух с половиной часов в день, шесть дней в неделю, без лишних усилий. накопление тепла или углекислого газа.

У Orion и Crew Dragon около 320 кубических футов (9 кубических метров) жилого пространства, из которых около 177 кубических футов (5 кубических метров), вероятно, можно использовать для упражнений. Это все равно что отправиться в четырехдневное путешествие с тремя друзьями в очень маленьком автофургоне, не имея возможности покинуть хижину и много передвигаться.

Тренажеры космической станции слишком велики и тяжелы для капсульного космического корабля. Ожидается, что в капсульном космическом корабле будет место только для одного тренажера, и это устройство должно быть размером с коробку для обуви и не тяжелее 10,6 кг.

Тренажер с маховиком может быть использован на борту космического корабля Орион. Это дисковое устройство, которое обеспечивает постоянное сопротивление во время самых разнообразных упражнений — например, гребной тренажер.

Чтобы тренироваться так же много, как астронавтам МКС, пассажирам капсульного космического корабля, вероятно, придется разделить упражнения на несколько занятий для каждого человека в день. Это может занять до 18 часов в день для всей команды, если доступно только одно устройство. Небольшие периоды упражнений также гарантируют, что системы фильтрации могут очистить от лишнего углекислого газа, влаги и тепла от упражнений.

Не занимаясь спортом

Но что, если пассажиры вообще не занимались спортом? Чтобы понять, каковы могут быть эффекты, нам нужно взглянуть на исследования постельного режима. Постоянный постельный режим — хороший способ имитировать эффекты космического полета без необходимости покидать Землю. Строгий постельный режим также вызывает такое же разрушение (ухудшение физических функций), как и космический полет.

Исследования показывают, что умеренное истощение мышц занимает около семи дней в космосе, если не выполнять никаких упражнений. Таким образом, для пассажиров Crew Dragon отсутствие физических упражнений во время двух-четырехдневной миссии, вероятно, приведет только к небольшому истощению мышц, поскольку вашему телу требуется некоторый уровень стресса почти каждый день, чтобы поддерживать хорошее функционирование.

И любое истощение мышц, которое происходит, будет легко восстановить, когда они вернутся на Землю, просто вернувшись в нормальную гравитацию, поддерживая себя и выполняя свою обычную повседневную деятельность. Но в будущих более длительных миссиях, таких как пятидневный переход на Луну — и особенно транзит к Марсу, который может занять 200 или более дней — упражнения будут жизненно важны.

После семи дней в космосе мышечная сила, объем и выносливость снижаются. Примерно через 14 дней в космосе способность мышц работать и восстанавливаться снижается. Большие изменения, такие как затруднение при стоянии, начинаются к 28-35 дням без упражнений.

Несмотря на то, что путешествие на Луну все еще длится менее семи дней, уменьшенная гравитация на Луне (одна шестая от силы тяжести Земли) вряд ли будет достаточной, чтобы помочь человеческому телу оставаться в форме для обратного путешествия.

Таким образом, путешествие на Луну в оба конца потребует от экипажа тренировок, чтобы безопасно вернуться на Землю. Если пребывание на Луне превышает несколько дней, космонавтам обязательно понадобятся упражнения, чтобы их мышцы оставались сильными и здоровыми.

Но такие миссии, скорее всего, останутся только для профессиональных космонавтов. Пока неясно, какие устройства и протоколы для тренировок будут доступны в будущем для людей, которые проводят более длительные периоды в капсульных космических кораблях. Наша исследовательская группа изучает, какие упражнения могут быть наиболее эффективными для защиты от физических изменений в космосе.

Более крупные модули обитания также могут быть прикреплены к капсульным космическим кораблям во время более длительных миссий в дальний космос, чтобы облегчить упражнения. Пассажиры коммерческих космических полетов также могут испытывать синдром космической адаптации, который вызывает укачивание. От него страдают 60-80% космических путешественников в течение первых двух-трех дней их полета.

Также могут возникать заложенность носовых пазух и головные боли из-за смещения жидкости вверх, а также боли в спине из-за удлинения позвоночника из-за отсутствия гравитации. Но эти проблемы будут незначительными в короткой миссии, такой как Crew Dragon, и исчезнут либо во время миссии, либо после возвращения на Землю.

Будем надеяться, что со временем такие миссии, как Crew Dragon, станут более длинными, более распространенными и дешевыми. Но по мере того, как космические путешествия становятся более жизнеспособными, а миссии — более продолжительными, важно будет гарантировать, что пассажиры могут правильно тренироваться, чтобы избежать каких-либо негативных последствий для их здоровья.