有人宇宙飛行の最初の日から、地球の重力がない状態での長い旅は、宇宙飛行士の体に非常に有害な結果をもたらす可能性があることが明らかになりました。無重力状態を維持すると、筋肉量が大幅に減少します。
変化は非常に迅速に起こります。筋肉が通常抵抗する重力の欠如のために、それらはわずか1週間で弱まります。これは特に脚、背中、首の筋肉に当てはまります。宇宙飛行中は何もひどいことはありませんが、地球に戻った後は怪我のリスクが高まります。何をすべきか？
幸いなことに、この問題は、ステーションでさまざまな運動を行うことで簡単に解決できます。そのため、サリュート1号をはじめとする宇宙ステーションには、チームメンバーの筋緊張をサポートするシミュレーターが常に存在します。しかし、たとえ彼らが物理的な運動をしたとしても、宇宙飛行士はまだ弱体化した地球に戻ります。
NASAの最も初期の人工重力の概念の1つ。
宇宙で過ごす時間は、ステーション自体の研究や保守に費やす価値のある時間であるため、運動は貴重な時間を浪費します。軌道上での宇宙飛行士の体育は文字通り黄金色です。これは、いわば、世界で最も高価なジムです。
宇宙飛行士の筋肉と運動の問題を解決するための最も簡単なオプションは、求心力を使用してステーションに人工重力を作成することです。その結果、内部のすべてがケースの内部に付着します。言い換えれば、駅と人々のすべての物体は、全体的または部分的に再び体重を取り戻すでしょう。しかし、ここでもう1つの問題が発生します。船の重力が地球の重力と等しくなるためには、船またはステーション自体が非常に大きいか、非常に高速で回転する必要があります。
最近、筑波大学の日本の科学者が、乗組員と一緒に宇宙ステーションに実際の人工重力システムが出現することを期待する記事を発表しました。日本の専門家がマウスを使って一連の実験を行い、その結果が最近では多くの空想科学小説に過ぎなかったものの出現に貢献しています。
不完全な実験
おそらくこの研究の最も興味深い点は、科学者がもともと人工重力を研究するつもりはなかったということです。彼らは、哺乳類の筋萎縮について、長期的な宇宙旅行にとって重要であるため、分子レベルでさらに学ぶことに着手しました。
通常、このような研究は、マウスを1〜2週間送り出し、その後、それらの組織を地球上に残されたげっ歯類の対照群と比較することで構成されていました。しかし、日本人はそのような実験は根本的に欠陥があると判断しました。
どうして？対照群と実験群の動物がいる場合、研究されている要因を除いて、それらの生活条件は類似しているはずです。つまり、ISSに行って地球に残ったネズミは、時間をかけて餌をとったり、睡眠をとったりしなければなりませんでした。同じ。例外は重力の有無であり、その影響が研究されている要因です。しかし、軌道上での生活条件は地球上のものとは根本的に異なるため、「宇宙」マウスにこのような等しい条件を作成することは不可能です。
それはすべて、宇宙への飛行から始まります。地球にとどまり、過負荷を経験せず、「宇宙」マウスに付随する他の要因の影響を受けないマウスです。宇宙では、マウスはステーションの対応するシステムからの生命維持を備えた小宇宙に住んでいます。同時に、それらは宇宙線の影響を受けます-ステーションを完全に隔離することはできません。駅での滞在の終わりに、マウスは地球に送り返され、この旅の間、げっ歯類は特定の要因にさらされます。しかし、対照群のマウスは、この間ずっと実験室のどこかのケージで過ごしました。
おそらく、これらの条件のいくつかは対照群に対してシミュレートすることができますが、いずれにせよ、それは十分に純粋な実験ではありません。
何をすべきか？
答えは、すべてがすでに行われているということです。日本人は、多重人工重力研究システム（MARS）と呼ばれる施設を開発しました。それは、マウスが住んでいる端に沿ってカプセルを備えた小さな遠心分離機です。この遠心分離機は、無重力で地球に等しい人工重力を作り出すのに十分な速さで回転します。同時に、マウスの半分だけが端にいます。マウスチームの2番目の部分は、重力のないデバイスの下部にあります。このようにして、研究者は、重力などの要因を除いて、セットアップ内のすべてのマウスが同じ条件にあることを確信できます。
対照群と実験群は同じ食べ物を食べ、同じ水を飲み、同じ空気を吸います。
結局のところ、実験は2016年に実施され、その結果は現在公開されています。繰り返しになりますが、微小重力の条件下での筋肉量の減少は、地球の重力の条件下よりも強いことを確認することができました。ここに驚きはありません。しかし、その過程で、筋肉遺伝子の発現は対照群と実験群の動物で異なることが判明しました。そしてこれは、この変化が重力の欠如によって引き起こされ、以前に考えられていたように宇宙線によって引き起こされたのではないという強力な証拠です。
また、動物を入れたシステムを回転させることで重力をシミュレートできる可能性が確認されました。実験の結果は、科学者の仮定に対応しています。将来的にはさらなる研究が必要ですが、宇宙旅行中に宇宙船/ステーションを回転させることで筋肉の喪失を防ぐことがすでに証明されており、この場合、長時間の運動は必要ありません。
次は何ですか？
科学者たちは、月や火星の重力をシミュレートするためにいくつかの実験を行うことを計画しています-これは、そのような条件で動物の生物に何が起こるかを見つけるのに役立ちます。さて、これらの実験の結果を研究した後、月や火星に住んでいる人に何が起こるかを理解することが可能になります。
そしてこれは、人類の宇宙探査を継続するために必要な、すでに非常に重要な情報です。月、火星、そしておそらく他の場所に人類の前哨基地を作るためです。これまでのところ、月の重力の影響について私たちが知っているのは、月を訪れた宇宙飛行士によって得られた結果だけです。そのような状況で何ヶ月、あるいは何年も過ごした間に何が起こるのか、私たちは知りません。
また、部分重力が筋萎縮の過程にどのように影響するかを知りたいです。おそらく、軌道ステーションは、1Gを取得できる速度までスピンアップする必要はありません。たぶん0.5または0.3Gで十分でしょう。今のところ、推測することしかできません。日本の科学者はおそらくすぐにこれらすべての質問に明確な答えを与えることができるでしょう。
