در یک باشگاه ورزشی در ۲۵۰ مایلی بالای زمین، فضانوردان برای علم عرق می کنند

وقتی به زندگی در فضا فکر می کنید، ممکن است مناظر خیره کننده زمین یا شگفتی وجودی بیرون بودن در میان ستارگان را تصور کنید. آنچه ممکن است در نظر نگیرید برخی از موارد عملی است، مانند ورزش کردن. همه ما می دانیم که قرار است به طور منظم به باشگاه برویم، اما گفتن این کار آسان تر از انجام دادن آن در ایستگاه فضایی است.

و ورزش مهم است – حتی برای فضانوردان بیشتر از بقیه ما. دلیلش این است که مسلما بزرگترین چالش برای سلامت انسان در فضا چیزی است که وجود ندارد: گرانش. ایستگاه فضایی بین المللی (ISS) دارای چیزی است که محیط ریزگرانشی نامیده می شود (زیرا از نظر فنی گرانش کاملاً صفر نیست، اگرچه در عمل به اندازه کافی نزدیک است). بدون نیروی گرانش که بر بدن آنها وارد می شود، فضانوردان می توانند در هوا شناور شوند و بچرخند، اما این بدان معناست که ماهیچه های آنها مانند معمول روی زمین برای نگه داشتن آنها کار نمی کنند.

با گذشت زمان، این کمبود جاذبه می تواند اثرات جدی بر سلامتی داشته باشد. توده عضلانی و استخوانی به دلیل عدم استفاده کاهش می یابد، که زمانی که فضانوردان به زمین باز می گردند و مجبور می شوند یک بار دیگر با شرایط گرانش طبیعی مقابله کنند، می تواند فاجعه بار باشد. میکروگرانش می تواند اثرات دیگری نیز داشته باشد، از جمله بر روی سیستم قلبی عروقی.

بنابراین، برای فضانوردان بسیار مهم است که به طور منظم ورزش کنند تا در برابر اثرات ریزگرانش کار کنند. شاید شنیده باشید که فضانوردان بیش از دو ساعت در روز را صرف ورزش می کنند، و به همین دلیل است – آنها باید تمام کارهایی را که اکثر ما در طول روز انجام می دهیم را روی ماهیچه های خود انجام دهند، فقط به دلیل ایستادن و همچنین حفظ تناسب اندام و تناسب اندام. سالم برای مشاغل سخت مانند پیاده روی فضایی.

رفتن به ورزشگاه در ایستگاه فضایی

در حال حاضر سه قطعه اصلی از تجهیزات ورزشی در ایستگاه فضایی بین المللی وجود دارد: یک تردمیل، یک دوچرخه ثابت و یک دستگاه مقاومت. از برخی جهات، تمرین‌هایی که فضانوردان انجام می‌دهند با آنچه در هر باشگاه ورزشی روی زمین می‌بینید تفاوت چندانی ندارد – آنها می‌دوند، دوچرخه‌سواری می‌کنند، وزنه می‌برند.

اما برخی از چالش‌های فنی وجود دارد که وقتی نیاز به بلند کردن وزنه‌ها در زمانی که جاذبه وجود ندارد، به وجود می‌آیند.

ماشینی به نام ARED یا Advanced Resistive Exercise Device دارای یک نوار ثابت است که می توان آن را به روش های مختلف حرکت داد، کمی شبیه ماشین اسمیت یا قفسه اسکوات. اما به جای استفاده از وزنه برای مقاومت، از سیلندرهای خلاء استفاده می کند. فضانوردان برای حرکت دادن میله باید در برابر کشش این خلاء کار کنند و می توانند با استفاده از وزنه های سنگین تر، میزان مقاومت را برای شبیه سازی تغییر دهند.

در حالی که تردمیل و دوچرخه ثابت مانند روی زمین کار می کنند، چالشی نیز با آنها وجود دارد – چگونه می توان از شناور شدن فضانوردان در هنگام دویدن یا فشار دادن پدال ها جلوگیری کرد. برای جلوگیری از این امر، آنها از مهارها استفاده می کنند تا آنها را به تجهیزات متصل نگه دارند، اگرچه تجهیزات نیز باید به دقت طراحی شوند تا از ایجاد ارتعاشات توسط فضانوردان در حین کار جلوگیری شود که می تواند به ایستگاه فضایی آسیب برساند.

وقت گذاشتن برای ورزش

بروس نیشویتس، متخصص گروه قدرت، تهویه و توانبخشی فضانوردان در مرکز فضایی جانسون ناسا، می گوید که ورزش تنها برای سلامت جسمانی فضانوردان مهم نیست.

نیشویتس به Digital Trends گفت: “مزایای ورزش فقط با تمرینات استخوانی، ماهیچه ای یا حتی قلبی عروقی نیست. این واقعاً یک مزیت تمام بدن و تمام سیستم است.” ما فقط از مطالعات انجام شده در زمین می دانیم که ورزش باعث بهبود خلق و خو و همچنین کمک به خواب و مسائلی از این قبیل می شود. ما فقط در مورد قدرت و اندازه ماهیچه ها نگران نیستیم. ما قطعاً می خواهیم اعضای خدمه را تشویق کنیم تا احساس کنند. مانند افراد ۱۰۰% عادی، حتی در یک محیط بسیار عجیب و غیر طبیعی.”

همانطور که هر کسی که مدتی است به باشگاه می‌رود می‌داند، اگر برنامه خوبی نداشته باشید، حتی بهترین تجهیزات دنیا هم کمکی نمی‌کنند. برنامه‌های تمرینی برای فضانوردان ناسا به‌طور ویژه طراحی شده‌اند تا بر کارآمدترین راه برای غلبه بر کمبودهایی که از اقامت در فضا تجربه می‌کنند و جلوگیری از آسیب‌دیدگی تمرکز کنند. این امر به ویژه برای زمانی که فضانوردان به خانه خود به زمین باز می گردند بسیار مهم است، به طوری که آنها بهتر می توانند خود را با زندگی با گرانش سازگار کنند.

نیشویتس توضیح داد: «ورزش یک اقدام متقابل برای دنیای ریزگرانشی است که آنها در آن زندگی می کنند. “ما در تلاش هستیم تا از کسری‌هایی که قرار است توسط محیط ریزگرانش ایجاد می‌شود اجتناب کنیم. بنابراین می‌خواهیم عضله را تحریک کنیم، استخوان را تحریک کنیم، تا حد امکان سالم نگه داریم. بنابراین سلامتی واقعاً تمرکز اصلی نسخه‌های ورزشی است. “

برنامه نویسی برای فضا

این تیم برنامه ای از تمرینات قلبی و مقاومتی طراحی می کند که بیشتر فضانوردان شش روز در هفته انجام می دهند. اغلب می شنوید که فضانوردان روزانه دو ساعت و نیم را صرف ورزش می کنند، اما این کاملاً درست نیست: آنها زمان زیادی برای ورزش دارند، اما این شامل تنظیم، آماده شدن و کنار گذاشتن همه چیز است.

به طور معمول، هر فضانورد حدود یک ساعت تمرینات ورزشی را با استفاده از دستگاه ARED انجام می دهد و سپس ۳۰ تا ۴۰ دقیقه دیگر تمرینات هوازی انجام می دهد. هنوز زمان زیادی برای بررسی وجود دارد، اما نیشویتس می گوید که ایجاد انگیزه در فضانوردان مشکلی نیست.

نیشویتس گفت: “بیشتر خدمه از زمان تمرینی که در مدار انجام می دهند بسیار محافظت می کنند.”

حتی آنهایی که اهل ورزشگاه نیستند، هنوز فواید ورزش کردن را هم برای بدن و هم برای ذهنشان می دانند. نیشویتس گفت: «شنیده‌ام که افراد مختلف آن را اینگونه توصیف می‌کنند که زمانی که در حال انجام تمرینات ورزشی هستند، احساس طبیعی‌ترین حالت را دارند. آنها می توانند از بخش های دیگر زندگی خود در ایستگاه فضایی که مربوط به کار است دور شوند.

این تیم بسیاری از تمرینات ترکیبی چند مفصلی مانند اسکات و پرس را برنامه ریزی می کند، زیرا آنها روشی کارآمد برای تمرین همزمان چند ماهیچه بزرگ هستند. آنها همچنین از طیف وسیعی از تکرارها استفاده می کنند، از کار متمرکز بر قدرت با تکرار کم تا کار متمرکز بر استقامت با تکرار بیشتر. کاردیو نیز می تواند متفاوت باشد، با جلسات کوتاه تر با شدت بالاتر یا جلسات طولانی تر با شدت پایین.

فضانوردان اثرات کارهای چالش برانگیز فیزیکی مانند پیاده روی فضایی را نیز در نظر می گیرند، به طوری که برخی از اعضای خدمه تصمیم می گیرند چند روز قبل یا بعد از پیاده روی فضایی از ورزش خارج شوند تا به بدن خود استراحت دهند، و برخی نیز کارهای اضافی را برای بهبود قدرت گرفتن انجام می دهند، که می تواند کمک کند. آنها عملیات ظریف را در دستکش های دست و پا گیر انجام می دهند.

فضانوردان در انتخاب تمریناتی که می خواهند انجام دهند آزادی دارند، اما عموماً برنامه را دنبال می کنند. او می‌گوید: «آنها می‌توانند به‌طور مستقل همه چیز را تغییر دهند، اما در بیشتر موارد، دقیقاً همان چیزی را که ما می‌خواهیم دنبال می‌کنند، زیرا به تیم ما اعتماد دارند و ما مدت‌هاست که این کار را انجام می‌دهیم و موفقیت‌های زیادی کسب کرده‌ایم. نیشویتس گفت.

آینده ورزش در فضا

ماشین‌های ورزشی در ایستگاه فضایی بین‌المللی تا این مرحله به خوبی بهینه‌سازی شده‌اند، و پیشرفت‌ها معمولاً افزایشی هستند – مانند ارتقای اخیر از دوچرخه‌های ۳۵۰ واتی به یک دوچرخه ۵۰۰ واتی.

از نظر بهبودهای بیشتر در سلامت فضانوردان در آینده، محققان به دنبال پروژه‌هایی هستند که ممکن است از راه‌های دیگری مانند بهبودی از سلامت حمایت کنند. برای مثال، یک پروژه جدید از آژانس فضایی اروپا (ESA)، به بررسی استفاده از تحریک الکتریکی ماهیچه ها در فضانوردان در ایستگاه فضایی خواهد پرداخت.

تحریک الکتریکی عصبی عضلانی (NMES) بیشتر روی زمین برای این منظور استفاده می شود کمک به بهبودی بیماران پس از حوادثی مانند سکته مغزی، و روی برخی آزمایش شده است بازیکنان حرفه ای ورزشی به عنوان یک کمک بهبودی این جایگزینی برای ورزش نیست، اما ممکن است برای کمک به کاهش درد پس از انجام آن ورزش مفید باشد.

وقتی نوبت به استفاده از NMES در فضا می رسد،

پروژه Bosutti از یک دستگاه کوچک استفاده می کند که فضانوردان پس از ورزش به بدن خود وصل می کنند تا ببینند آیا به بهبودی آنها کمک می کند یا خیر. در طول پنج تا شش سال آینده، آنها داده‌هایی را از فضانوردان قبل، در طول و بعد از حضورشان در فضا می‌گیرند و آن را با داده‌های فضانوردانی که از دستگاه استفاده نمی‌کنند مقایسه می‌کنند.

بوسوتی توضیح داد: «ایده این است که این سیستم می‌تواند به بهبود سریع‌تر زمانی که فضانوردان پس از مأموریت به زمین می‌رسند، کمک کند.

آنها به ویژه به دوره های بعدی زمانی که فضانوردان در ایستگاه می گذرانند، علاقه مند هستند، زمانی که آنها برای مدتی در آنجا بوده اند و احتمالاً برخی از عضلات خود را از دست داده اند. محققان می خواهند آزمایش کنند که آیا مداخلاتی مانند NMES می تواند به فضانوردان در حفظ قدرت و توده عضلانی کمک کند، که به ویژه برای ماموریت های طولانی مدت مهم است.

به دنبال بلند مدت است

با نگاهی به ماموریت‌های طولانی‌تر مانند مأموریت‌های نظری خدمه به مریخ، فضانوردان برای مدت طولانی‌تری از زمین دور خواهند بود. و آنها فضای بسیار محدودی برای تمرین خواهند داشت، تنها با وزن کمی که می توان با آنها حمل کرد.

Inês Antunes، سرپرست تحقیقات انسانی در Telespazio برای آژانس فضایی اروپا (ESA) گفت: “ما به تجهیزات کوچکتر، تجهیزات سبک تر، تجهیزات آسان برای استفاده و تجهیزات کارآمد نیاز داریم.” چیزی مانند تحریک عضلانی غیرفعال است و در یک ماموریت کوچک و محدود مناسب است.

ESA در حال بررسی مداخلات متفاوتی است مانند اینکه شرکت‌کنندگان در حین سانتریفیوژ فعالیت کنند گرانش مصنوعی ماشین آلات، یا با استفاده از ضبط های صوتی شبیه مراقبه برای کمک به آرامش فضانوردان، همه به این امید که اثرات تنبیهی پرواز فضایی بر بدن انسان کاهش یابد.

و فراتر از بدن انسان، محققان به دنبال بهینه‌سازی محیط‌هایی هستند که فضانوردان در آن فعالیت خواهند کرد، همه اینها به نام سلامتی. Antunes گفت: «حتی چیزهای ساده ای مانند کمک به فضانوردان برای احساس گرسنگی، به طوری که آنها دچار اتلاف انرژی نشوند. چیزهایی مانند ترد بودن غذا یا داشتن محیطی برای غذا خوردن دلپذیرتر به آنها کمک می کند بهتر غذا بخورند.

بسیاری از این تحقیقات نه تنها ورزش، بلکه تغذیه، مکمل‌ها و مداخلات غیرفعال مانند تحریک عضلانی را نیز پوشش می‌دهد – و مشاهده اینکه چگونه این مداخلات مختلف با یکدیگر تعامل دارند.

Antunes گفت: «ما هرگز نمی‌توانیم یک سیستم بدن را به صورت جداگانه مطالعه کنیم، زیرا هر تحقیق جامع باید بدن را به عنوان یک کل، شامل همه چیز از سیستم‌های قلبی عروقی گرفته تا تغذیه و سلامت روان در نظر بگیرد. “همه اینها با هم کار می کنند. اگر فردی از نظر روحی خوب نباشد، بر سیستم ایمنی بدن او تأثیر می گذارد. و اگر سیستم ایمنی او خوب نباشد، بر عضلات تأثیر می گذارد.”

توصیه های سردبیران

• نحوه تماشای بازگشت فضانوردان SpaceX Crew-4 به زمین

• فضانورد عکسی جادویی از ماه و زمین می گیرد

• چگونه می توان شاهد بازگشت کیت روبینز فضانورد ناسا به زمین در این هفته بود

• اژدهای خدمه با خیال راحت به زمین می‌پاشد و فضانوردان ناسا را ​​به زمین بازمی‌گرداند

• نحوه مشاهده بازگشت فضانوردان ناسا به زمین با اژدهای خدمه SpaceX