В жизни мало что можно сказать наверняка. Но кажется весьма вероятным, что люди будут исследовать лунную поверхность в течение следующего десятилетия или около того, оставаясь там на недели, а возможно, и на месяцы. Этот факт сталкивается с чем-то, в чем мы уверены. Когда люди проводят время в условиях низкой гравитации, это сказывается на их организме.
Что может быть сделано?
Ученые изучили влияние микрогравитации и низкой гравитации на организм человека. Возникает ряд проблем, таких как атрофия мышц и деминерализация костей. Страдает сердечно-сосудистая система, а также нервный контроль позы и движений тела. Но хотя исследователи узнают все больше и больше о последствиях, решения отстают.
Новая статья, опубликованная в журнале Royal Society Open Science, предлагает новое, низкотехнологичное решение этих проблем. Его название: «Горизонтальный бег внутри круглых стен лунных поселений: комплексная мера противодействия деградации в условиях низкой гравитации?» Ведущий автор — Альберто Минетти, профессор физиологии Миланского университета.
Минетти и его соавторы отмечают, что конкретные упражнения для решения конкретных проблем могут быть не лучшим подходом. Вместо этого упражнения для всего тела могут стать мощным инструментом для поддержания здоровья космонавтов. «Вместо того, чтобы тренировать только отдельные группы мышц, лучше всего подходят упражнения для всего тела, такие как передвижение», — объясняют они. Однако с этим есть проблема. «Но при гравитации Луны как «маятниковая» ходьба, так и подпрыгивающая походка, такая как бег, демонстрируют аномальную динамику на более высоких скоростях», — пишут они.
Аномальная динамика означает, что астронавты не получают особой пользы от такого типа упражнений. Этому препятствует «… дисбаланс между кинетической и потенциальной энергией центра масс тела», пишут авторы. Это означает, что его нельзя использовать для выполнения тех же упражнений, что и на Земле. «Кроме того, метаболические потребности подпрыгивающей походки снижаются при гравитации Луны, что ограничивает их потенциальный стимул для кардиореспираторной подготовки», — объясняют авторы.
Есть несколько потенциальных решений, которые помогут лунным астронавтам сохранить здоровье в условиях низкой гравитации. Один из них — центрифуга, в которой вращательное движение имитирует гравитацию, побуждая организм поддерживать мышечную и костную массу. Но они энергоемки и непрактичны.
Авторы предлагают новое решение. Вы когда-нибудь видели Стену Смерти?
«Здесь мы предлагаем новое решение: обитатели Луны могли бы бегать внутри вертикальных круглых стен, следовательно, бегая параллельно поверхности Луны», — пишут авторы. Упражнения в Стене Смерти (WoD) помогут сохранить мышечную массу, плотность костей, работоспособность сердечно-сосудистой системы и нервный контроль.
На Земле гравитация слишком сильна, чтобы люди могли бегать по сторонам Мира. Это могут сделать только моторизованные транспортные средства и велосипеды. Но на Луне более слабая гравитация делает их практичными.
Исследователи смоделировали лунный мир мира и проверили производительность бегущих в нем субъектов. Они наняли WoD на один день и использовали банджи-шнуры, чтобы уменьшить вес тела участников, имитируя более низкую гравитацию Луны.
В испытаниях приняли участие два участника: 36-летний мужчина и 33-летняя женщина. Банджи были настроены таким образом, чтобы каждый участник весил одну шестую веса своего тела. Ремни разгружали одну сторону тел испытуемых, чтобы еще больше имитировать лунные условия. Данные каждого участника из WoD были объединены с данными беговой дорожки для получения надежных результатов.
Когда мы оказались внутри WoD и подключены к ремню безопасности, эксперимент выглядел вот так.
Участники быстро освоили необычные движения, необходимые для горизонтального бега внутри WoD. «Этот процесс потребовал всего 5–8 попыток и позволил им начать бежать без посторонней помощи», — пишут авторы. Участники «… завершили свое выступление, безопасно замедлив темп и спустившись из горизонтального положения на стене в вертикальное на полу WoD, без каких-либо травм», — пояснили они.
через GIPHY
Авторы говорят, что они успешно продемонстрировали основы использования WoD для поддержания здоровья лунных астронавтов. «Мы впервые продемонстрировали, что люди могут безопасно бегать горизонтально в условиях низкой гравитации внутри цилиндра, размером с земной мир, благодаря управляемой скоростью, самогенерируемой более высокой искусственной гравитации», — объясняют они.
Исследователи уверены, что идея «Стены смерти» может помочь лунным астронавтам справиться с хроническими последствиями лунной гравитации. В то же время они осознают небольшой размер выборки и другие ограничения исследования.
«В заключение, осознавая небольшой размер выборки, грубость сбора кинематики в таком своеобразном полевом эксперименте и то, что для уточнения этой темы потребуются специальные исследования постельного режима, мы уверены в наших выводах», — пишут они. в их заключении.
Хотя нормальный бег на Луне невозможен, WoD дает возможность получить преимущества от ежедневного бега, выполняя короткие тренировки WoD. Участники, использующие WoD, создали «…достаточно высокую (латеральную) самогенерируемую искусственную гравитацию, вероятно, способную поддерживать, посредством нескольких коротких, почти «земных» беговых кругов в день, приемлемую кардио-моторную форму и минеральный статус костей, что полезно для локально передвигаться и работать, чтобы подготовиться к длительному путешествию на Марс и вернуться домой в хорошем состоянии».
В низкотехнологичных решениях сложных проблем есть элегантность. Решением проблемы низкой гравитации Луны может стать простой WoD вместо сложного энергоемкого устройства, такого как центрифуга.
«Все это с использованием недорогого и пассивного объекта, уже построенного в их кольцевых жилых единицах», — заключают авторы.
