بی وزنی فقدان کامل یا تقریباً کامل احساس وزن است ، یعنی وزن ظاهری صفر . همچنین به آن صفر g-نیروی ، یا صفر-g (به نام نیروی g ) [1] یا، به اشتباه، گرانش صفر نامیده می شود .
محیط ریزگرانش کم و بیش در تأثیراتش مترادف است، با این درک که نیروهای g هرگز دقیقاً صفر نیستند.
وزن اندازه گیری نیرویی است که بر یک جسم در حال سکون در یک میدان گرانشی نسبتاً قوی (مانند روی سطح زمین) وارد می شود. این حس های وزنی از تماس با کف های تکیه گاه، صندلی ها، تخت ها، ترازوها و موارد مشابه منشأ می گیرند. احساس وزن نیز ایجاد میشود، حتی زمانی که میدان گرانشی صفر است، زمانی که نیروهای تماسی بر اینرسی بدن توسط نیروهای مکانیکی غیر گرانشی اثر میگذارند و بر اینرسی غلبه میکنند - مانند یک سانتریفیوژ ، یک ایستگاه فضایی در حال چرخش ، یا داخل یک وسیله نقلیه شتابدهنده. .
هنگامی که میدان گرانشی غیر یکنواخت است، جسمی که در سقوط آزاد قرار دارد نیروهای جزر و مدی را تجربه می کند و بدون تنش نیست. در نزدیکی یک سیاهچاله ، چنین اثرات جزر و مدی میتواند بسیار قوی باشد، تا اسپاگت شدن . در مورد زمین، اثرات جزئی است، به ویژه بر روی اجسام با ابعاد نسبتاً کوچک (مانند بدن انسان یا یک فضاپیما) و احساس کلی بی وزنی در این موارد حفظ می شود. این وضعیت به عنوان میکروگرانش شناخته می شود و در فضاپیماهای در حال چرخش غالب است.
در فیزیک نیوتنی، احساس بیوزنی که فضانوردان تجربه میکنند، ناشی از وجود شتاب گرانشی صفر نیست (همانطور که از زمین مشاهده میشود)، بلکه به دلیل وجود هیچ نیروی g که یک فضانورد میتواند به دلیل شرایط سقوط آزاد احساس کند، نیست. و همچنین تفاوت صفر بین شتاب فضاپیما و شتاب فضانورد وجود دارد. جیمز اوبرگ ، روزنامه نگار فضایی، این پدیده را اینگونه توضیح می دهد: [2]
این افسانه که ماهوارهها در مدار میمانند زیرا از گرانش زمین فرار کردهاند، با استفاده نادرست تقریباً جهانی از کلمه «گرانش صفر» برای توصیف شرایط سقوط آزاد در وسایل نقلیه فضایی در حال گردش، بیشتر (و به اشتباه) تداوم یافته است. البته این درست نیست. گرانش هنوز در فضا وجود دارد. از پرواز مستقیم ماهواره ها به سمت خلاء بین ستاره ای جلوگیری می کند. چیزی که گم شده «وزن» است، مقاومت جاذبه گرانشی توسط یک ساختار لنگر یا نیروی متقابل. ماهوارهها به دلیل سرعت افقی فوقالعادهشان در فضا میمانند، که به آنها اجازه میدهد - در حالی که بهطور اجتنابناپذیر توسط گرانش به سمت زمین کشیده میشوند - "بر فراز افق" سقوط کنند. عقب نشینی منحنی زمین در امتداد سطح گرد زمین، سقوط ماهواره ها به سمت زمین را خنثی می کند. سرعت، نه موقعیت یا کمبود گرانش، ماهواره ها را در مدار زمین نگه می دارد.
از منظر ناظری که با جسم حرکت نمی کند (یعنی در یک قاب مرجع اینرسی ) نیروی گرانش روی یک جسم در سقوط آزاد دقیقاً مشابه معمول است. [3] یک مثال کلاسیک کابین آسانسور است که در آن کابل قطع شده و به سمت زمین سقوط می کند و با سرعتی برابر با 9.81 متر بر ثانیه در ثانیه شتاب می گیرد. در این سناریو، نیروی گرانش بیشتر، اما نه به طور کامل، کاهش می یابد. هر کس در آسانسور فقدان کشش گرانشی معمول را تجربه می کند، اما نیرو دقیقاً صفر نیست. از آنجایی که گرانش نیرویی است که به سمت مرکز زمین هدایت می شود، دو توپ با فاصله افقی از هم در جهت های کمی متفاوت کشیده می شوند و با سقوط آسانسور به هم نزدیک می شوند. همچنین، اگر مقداری فاصله عمودی از هم داشته باشند، پایینتر نیروی گرانشی بالاتری نسبت به بالا تجربه میکند، زیرا گرانش طبق قانون مربع معکوس کاهش مییابد . این دو اثر درجه دوم نمونه هایی از گرانش میکرو هستند. [3]
از سال 1959 از هواپیماها برای ایجاد محیطی تقریباً بی وزن برای آموزش فضانوردان، انجام تحقیقات و فیلمبرداری استفاده شده است. چنین هواپیماهایی معمولاً با نام مستعار " استفراغ دنباله دار " شناخته می شوند.
برای ایجاد یک محیط بدون وزن، هواپیما در یک کمان سهموی 10 کیلومتری (6 مایلی) پرواز می کند ، ابتدا بالا می رود، سپس وارد یک شیرجه برقی می شود. در طول قوس، پیشرانه و فرمان هواپیما برای خنثی کردن درگ (مقاومت هوا) در هواپیما به بیرون کنترل میشوند و هواپیما طوری رفتار میکند که گویی در حال سقوط آزاد در خلاء است.
نسخههای این هواپیماها از سال 1973 توسط برنامه تحقیقاتی جاذبه کاهشیافته ناسا ، جایی که نام مستعار غیررسمی منشأ گرفته است، اداره میشوند . [4] ناسا بعداً نام مستعار رسمی "شگفتی بی وزن" را برای انتشار انتخاب کرد. [5] هواپیمای گرانش کاهش یافته کنونی ناسا، "Wightless Wonder VI"، یک مک دانل داگلاس C-9 ، در میدان الینگتون (KEFD)، نزدیک مرکز فضایی لیندون بی. جانسون مستقر است .
دانشگاه ریزگرانشی ناسا - طرح فرصتهای پرواز با جاذبه کاهشیافته، که به عنوان برنامه فرصتهای پرواز دانشجویی با جاذبه کاهشیافته نیز شناخته میشود، به تیمهایی از دانشجویان مقطع کارشناسی اجازه میدهد تا یک پیشنهاد آزمایش میکروگرانشی ارائه کنند. در صورت انتخاب، تیمها آزمایش خود را طراحی و اجرا میکنند و از دانشآموزان دعوت میشود تا روی دنبالهدار Vomit ناسا پرواز کنند. [ نیازمند منبع ]
آژانس فضایی اروپا (ESA) پروازهای سهموی را با هواپیمای ایرباس A310-300 [6] اصلاح شده ویژه انجام می دهد تا تحقیقاتی در زمینه گرانش میکرو انجام دهد. همراه با CNES فرانسه و DLR آلمان ، آنها سه پرواز را در روز متوالی انجام می دهند که در هر پرواز حدود 30 سهمی در مجموع حدود 10 دقیقه بی وزنی است. این کمپین ها در حال حاضر از فرودگاه Bordeaux-Mérignac توسط Novespace، [7] یکی از شرکت های تابعه CNES انجام می شود . این هواپیما توسط خلبانان آزمایشی از DGA Essais en Vol.
تا ماه مه 2010 [به روز رسانی]، ESA 52 کمپین علمی و همچنین 9 کمپین پرواز سهموی دانشجویی را انجام داده است. [8] اولین پروازهای Zero-G آنها در سال 1984 با استفاده از یک هواپیمای KC-135 ناسا در هیوستون ، تگزاس انجام شد. سایر هواپیماهای مورد استفاده شامل Ilyushin Il-76 MDK روسیه قبل از تأسیس Novespace، سپس Caravelle فرانسوی و ایرباس A300 Zero-G است. [9] [10] [11]
Novespace Air Zero G را در سال 2012 ایجاد کرد تا تجربه بی وزنی را با 40 مسافر عمومی در هر پرواز به اشتراک بگذارد و از همان A310 ZERO-G برای تجربیات علمی استفاده کرد. [12] این پروازها توسط Avico فروخته میشوند، عمدتاً از Bordeaux-Merignac ، فرانسه انجام میشوند و قصد دارند تحقیقات فضایی اروپا را ترویج کنند و به مسافران عمومی اجازه دهند احساس بیوزنی کنند. ژان فرانسوا کلرووی ، رئیس Novespace و فضانورد ESA ، با این فضانوردان یک روزه با A310 Zero-G پرواز می کند. پس از پرواز، او جستجوی فضا را توضیح می دهد و در مورد 3 سفر فضایی که در طول حرفه خود انجام داده است صحبت می کند. این هواپیما همچنین برای اهداف سینمایی مورد استفاده قرار گرفته است، با تام کروز و آنابل والیس برای مومیایی در سال 2017. [13]
شرکت Zero Gravity Corporation یک بوئینگ 727 اصلاح شده را اداره می کند که با کمان های سهموی پرواز می کند تا 25 تا 30 ثانیه بی وزنی ایجاد کند.
تأسیسات زمینی که شرایط بی وزنی را برای اهداف تحقیقاتی ایجاد می کنند، معمولاً به عنوان لوله های قطره یا برج های دراپ نامیده می شوند.
مرکز تحقیقاتی گرانش صفر ناسا ، واقع در مرکز تحقیقات گلن در کلیولند، اوهایو ، یک محور عمودی 145 متری، عمدتاً در زیر زمین، با یک محفظه خلاء یکپارچه است که در آن یک وسیله نقلیه آزمایشی میتواند برای مدت زمان طولانی سقوط آزاد داشته باشد. 5.18 ثانیه، سقوط از فاصله 132 متر. وسیله نقلیه آزمایشی در حدود 4.5 متر از گلوله های پلی استایرن منبسط شده متوقف می شود و سرعت اوج کاهش 65 گرم را تجربه می کند .
همچنین در ناسا گلن برج 2.2 Second Drop Tower قرار دارد که فاصله آن 24.1 متر است. آزمایشها در یک محافظ درگ رها میشوند تا اثرات درگ هوا کاهش یابد. کل بسته در یک کیسه هوا با ارتفاع 3.3 متر با سرعت اوج کاهش تقریباً 20 گرم متوقف می شود . در حالی که مرکز گرانش صفر یک یا دو قطره در روز انجام می دهد، برج قطره 2.2 ثانیه می تواند تا 12 قطره در روز را انجام دهد.
مرکز پرواز فضایی مارشال ناسا میزبان تاسیسات لوله قطرهای دیگری است که 105 متر ارتفاع دارد و سقوط آزاد 4.6 ثانیه را در شرایط نزدیک به خلاء فراهم میکند . [14]
سایر امکانات دراپ در سراسر جهان عبارتند از:
یکی دیگر از رویکردهای زمینی برای شبیهسازی بیوزنی برای نمونههای بیولوژیکی، «کلینوستات سه بعدی» است که به آن ماشین موقعیتیابی تصادفی نیز میگویند . برخلاف کلینوستات معمولی ، دستگاه موقعیت یابی تصادفی در دو محور به طور همزمان می چرخد و به تدریج یک شرایط ریزگرانشی مانند را از طریق اصل میانگین گیری بردار گرانشی ایجاد می کند.
در ایستگاه فضایی بینالمللی (ISS) ، نیروهای G کوچکی وجود دارند که از اثرات جزر و مد ، گرانش اجسام غیر از زمین، مانند فضانوردان، فضاپیماها و خورشید ، مقاومت هوا ، و حرکات فضانوردان به وجود میآیند . ایستگاه فضایی). [16] [17] [18] نماد ریزگرانش، میکروگرم ، در نشان پروازهای شاتل فضایی STS-87 و STS-107 استفاده شد، زیرا این پروازها به تحقیقات ریزگرانشی در مدار پایین زمین اختصاص داشت .
در طول سال ها، تحقیقات زیست پزشکی در مورد پیامدهای پرواز فضایی در ارزیابی تغییرات پاتوفیزیولوژیکی احتمالی در انسان برجسته تر شده است. [19] پروازهای زیر مداری بی وزنی تقریبی یا میکروگرم را در مدار پایین زمین می گیرند و یک مدل تحقیقاتی امیدوارکننده برای قرار گرفتن در معرض کوتاه مدت هستند. نمونه هایی از این رویکردها عبارتند از برنامه MASER ، MAXUS یا TEXUS که توسط شرکت فضایی سوئد و آژانس فضایی اروپا اجرا می شود .
حرکت مداری شکلی از سقوط آزاد است. [3] اجرام در مدار به دلیل چندین اثر کاملاً بی وزن نیستند:
اگر جسمی به مرکز یک سیاره کروی بدون مانع از مواد سیاره سفر کند، با رسیدن به مرکز هسته سیاره به حالت بی وزنی می رسد . این به این دلیل است که جرم سیاره اطراف کشش گرانشی یکسانی را در تمام جهات از مرکز اعمال می کند، کشش هر جهت را خنثی می کند، فضایی بدون کشش گرانشی ایجاد می کند. [21]
یک محیط میکروگرم "ایستا" [22] نیاز به سفر به اندازه کافی در اعماق فضا دارد تا اثر گرانش را با تضعیف تقریباً به صفر کاهش دهد. این در تصور ساده است، اما نیاز به سفر مسافت بسیار زیادی دارد که آن را بسیار غیرعملی می کند. به عنوان مثال، برای کاهش ضریب جاذبه زمین به میزان یک میلیون، باید در فاصله 6 میلیون کیلومتری زمین قرار گرفت، اما برای کاهش گرانش خورشید به این میزان، باید در فاصله ای از زمین قرار گرفت. مسافت 3.7 میلیارد کیلومتر این غیرممکن نیست، اما تاکنون تنها توسط چهار کاوشگر بین ستاره ای به دست آمده است : ( ویجر 1 و 2 برنامه وویجر ، و پایونیر 10 و 11 از برنامه پایونیر .) با سرعت نور تقریباً سه و نیم ساعت برای رسیدن به این محیط ریز گرانشی (منطقه ای از فضا که شتاب ناشی از گرانش یک میلیونم شتاب تجربه شده در سطح زمین است). با این حال، برای کاهش گرانش به یک هزارم گرانش در سطح زمین، تنها باید در فاصله 200000 کیلومتری قرار داشت.
در فاصله نسبتاً نزدیک به زمین (کمتر از 3000 کیلومتر)، گرانش فقط اندکی کاهش می یابد. همانطور که یک جسم به دور جسمی مانند زمین می چرخد، گرانش همچنان اجسام را به سمت زمین جذب می کند و جسم تقریباً با 1 گرم به سمت پایین شتاب می گیرد. از آنجایی که اجسام معمولاً به صورت جانبی نسبت به سطح با چنین سرعتهای زیادی حرکت میکنند، جسم به دلیل انحنای زمین ارتفاع را از دست نخواهد داد. هنگامی که از یک ناظر در حال چرخش مشاهده میشود، به نظر میرسد که دیگر اجرام نزدیک در فضا شناور هستند، زیرا همه چیز با همان سرعت به سمت زمین کشیده میشود، اما همچنین با «افتادن» سطح زمین از زیر زمین، به سمت جلو حرکت میکند. همه این اجسام در سقوط آزاد هستند ، نه گرانش صفر.
پتانسیل گرانشی را در برخی از این مکان ها مقایسه کنید .
پس از ظهور ایستگاههای فضایی که میتوان برای مدت طولانی در آنها ساکن شد، قرار گرفتن در معرض بیوزنی اثرات مخربی بر سلامت انسان دارد. [23] [24] انسان ها به خوبی با شرایط فیزیکی در سطح زمین سازگار هستند. در پاسخ به یک دوره طولانی بی وزنی، سیستم های فیزیولوژیکی مختلف شروع به تغییر و آتروفی می کنند. اگرچه این تغییرات معمولاً موقتی هستند، اما مشکلات سلامتی درازمدت می تواند منجر شود.
شایع ترین مشکلی که انسان در ساعات اولیه بی وزنی تجربه می کند، سندرم سازگاری فضایی یا SAS است که معمولا به عنوان بیماری فضایی شناخته می شود. علائم SAS عبارتند از تهوع و استفراغ ، سرگیجه ، سردرد ، بی حالی و بی حالی کلی. [25] اولین مورد SAS توسط فضانورد Gherman Titov در سال 1961 گزارش شد. از آن زمان، تقریباً 45٪ از همه افرادی که در فضا پرواز کرده اند از این وضعیت رنج می برند. مدت زمان بیماری فضایی متفاوت است، اما در هیچ موردی بیش از 72 ساعت طول نکشیده است و پس از آن بدن با محیط جدید سازگار می شود. ناسا به شوخی SAS را با استفاده از "مقیاس گارن" اندازه گیری می کند، که به نام سناتور ایالات متحده، جیک گارن ، نامگذاری شده است ، که SAS در طول STS-51-D بدترین رکورد تاریخ بود. بر این اساس، یک «گارن» معادل شدیدترین مورد ممکن SAS است. [26]
مهم ترین اثرات نامطلوب بی وزنی طولانی مدت، آتروفی عضلانی است ( برای اطلاعات بیشتر به کاهش توده عضلانی، قدرت و عملکرد در فضا مراجعه کنید) و زوال اسکلت ، یا استئوپنی پرواز فضایی . [25] این اثرات را می توان از طریق یک رژیم ورزشی، [27] مانند دوچرخه سواری به حداقل رساند. فضانوردانی که در معرض دورههای طولانی بیوزنی قرار دارند، شلوارهایی با نوارهای الاستیک که بین کمر و سرآستینها وصل شده است میپوشند تا استخوانهای پا را فشرده کرده و پوکی استخوان را کاهش دهد. [28] سایر اثرات مهم عبارتند از توزیع مجدد مایعات (باعث ایجاد ظاهر "چهره-ماه" معمولی در تصاویر فضانوردان در حالت بی وزنی)، [28] [29] تغییرات در سیستم قلبی عروقی با تغییر فشار خون و سرعت جریان در پاسخ به کمبود. گرانش، کاهش تولید گلبول های قرمز خون ، اختلالات تعادلی و تضعیف سیستم ایمنی بدن . [30] علائم کمتر شامل از دست دادن توده بدن، احتقان بینی، اختلال خواب، نفخ بیش از حد ، و پف صورت است. این اثرات پس از بازگشت به زمین به سرعت شروع به معکوس می کنند.
علاوه بر این، پس از ماموریت های طولانی پرواز فضایی ، فضانوردان ممکن است تغییرات بینایی را تجربه کنند . [31] [32] [33] [34] [35] چنین مشکلات بینایی ممکن است یک نگرانی عمده برای مأموریتهای آینده در اعماق فضا، از جمله یک مأموریت خدمه به سیاره مریخ باشد . [31] [32] [33] [34] [36] قرار گرفتن در معرض سطوح بالای تشعشع ممکن است بر ایجاد آترواسکلروز تأثیر بگذارد. [37] لخته در ورید ژوگولار داخلی اخیراً در هنگام پرواز شناسایی شده است. [38]
در 31 دسامبر 2012، یک مطالعه با حمایت ناسا گزارش داد که پرواز فضایی انسان ممکن است به مغز فضانوردان آسیب برساند و شروع بیماری آلزایمر را تسریع کند . [39] [40] [41] در اکتبر 2015، دفتر بازرس کل ناسا گزارش خطرات بهداشتی مربوط به پرواز فضایی انسان ، از جمله ماموریت انسانی به مریخ را صادر کرد . [42] [43]
تصور میشود که بیماری حرکت فضایی (SMS) نوعی فرعی از بیماری حرکتی است که تقریباً نیمی از فضانوردانی را که به فضا میروند، مبتلا میشود. [44] پیامک، همراه با گرفتگی صورت ناشی از جابجایی مایعات به سمت سر، سردرد و کمردرد، بخشی از مجموعه گستردهتری از علائم است که سندرم سازگاری فضایی (SAS) را شامل میشود. [45] اس ام اس برای اولین بار در سال 1961 در طول دومین مدار چهارمین پرواز فضایی خدمه توصیف شد، زمانی که فضانورد Gherman Titov در سفینه Vostok 2 ، احساس سرگیجه را با شکایات فیزیکی که عمدتاً با بیماری حرکت مطابقت دارد توصیف کرد. این یکی از مشکلات فیزیولوژیکی پروازهای فضایی است که بیشتر مورد مطالعه قرار گرفته است، اما همچنان برای بسیاری از فضانوردان یک مشکل قابل توجه است. در برخی موارد، ممکن است آنقدر ناتوان کننده باشد که فضانوردان باید از وظایف شغلی برنامه ریزی شده خود در فضا دور بنشینند - از جمله غیبت در پیاده روی فضایی که ماه ها برای انجام آن آموزش داده اند. [46] با این حال، در بیشتر موارد، فضانوردان حتی با کاهش عملکرد خود، علائم را برطرف میکنند. [47]
علیرغم تجارب آنها در برخی از سخت ترین و طاقت فرساترین مانورهای فیزیکی روی زمین، حتی کارکشته ترین فضانوردان ممکن است تحت تأثیر پیامک قرار بگیرند که منجر به علائم تهوع شدید ، استفراغ پرتابه ، خستگی ، بی حالی (احساس بیماری) و سردرد می شود . [47] این علائم ممکن است به قدری ناگهانی و بدون هیچ هشداری رخ دهند که مسافران فضایی ممکن است به طور ناگهانی بدون زمان برای مهار استفراغ استفراغ کنند و در نتیجه بوها و مایعات شدید در داخل کابین ایجاد شود که ممکن است فضانوردان دیگر را تحت تأثیر قرار دهد. [47] برخی تغییرات در رفتارهای حرکتی چشم نیز ممکن است در نتیجه پیامک رخ دهد. [48] علائم معمولاً از یک تا سه روز پس از ورود به حالت بی وزنی طول می کشد، اما ممکن است با ورود مجدد به گرانش زمین یا حتی اندکی پس از فرود دوباره عود کند. پیامک با بیماری حرکت زمینی تفاوت دارد زیرا تعریق و رنگ پریدگی معمولاً کم است یا وجود ندارد و یافته های گوارشی معمولاً عدم وجود صداهای روده را نشان می دهد که نشان دهنده کاهش تحرک دستگاه گوارش است . [49]
حتی زمانی که حالت تهوع و استفراغ برطرف می شود، برخی از علائم سیستم عصبی مرکزی ممکن است باقی بماند که ممکن است عملکرد فضانورد را کاهش دهد. [49] Graybiel و Knepton اصطلاح " سندرم سوپیت " را برای توصیف علائم بی حالی و خواب آلودگی مرتبط با بیماری حرکت در سال 1976 پیشنهاد کردند . نتیجه قرار گرفتن در معرض حرکت واقعی یا ظاهری است و با خواب آلودگی بیش از حد، بی حالی، بی حالی، افسردگی خفیف، و کاهش توانایی تمرکز بر روی یک کار محول شده مشخص می شود. [51] با هم، این علائم ممکن است تهدیدی اساسی (البته موقت) برای فضانوردی باشد که باید همیشه مراقب مسائل مرگ و زندگی باشد.
معمولا تصور میشود پیامک اختلالی در سیستم دهلیزی است که زمانی رخ میدهد که اطلاعات حسی از سیستم بینایی (بینایی) و سیستم حس عمقی (حالت، وضعیت بدن) با اطلاعات نادرست از کانالهای نیمدایرهای و اتولیتهای داخل بدن در تضاد باشد. گوش داخلی این به عنوان "نظریه عدم تطابق عصبی" شناخته می شود و اولین بار در سال 1975 توسط ریسون و برند پیشنهاد شد. [52] همچنین، فرضیه جابجایی مایعات نشان میدهد که بیوزنی فشار هیدرواستاتیک روی قسمت پایینی بدن را کاهش میدهد و باعث میشود مایعات از بقیه بدن به سمت سر حرکت کنند. تصور می شود که این جابجایی مایع باعث افزایش فشار مایع مغزی نخاعی (باعث کمردرد)، فشار داخل جمجمه (باعث سردرد) و فشار مایع گوش داخلی (باعث اختلال عملکرد دهلیزی) می شود. [53]
علیرغم مطالعات فراوانی که در جستجوی راه حلی برای مشکل پیامک هستند، این مشکل همچنان به عنوان یک مشکل مداوم برای سفرهای فضایی باقی مانده است. اکثر اقدامات متقابل غیردارویی مانند آموزش و سایر مانورهای فیزیکی حداقل سود را ارائه کرده اند. تورنتون و بوناتو خاطرنشان کردند: «تلاشهای تطبیقی قبل و حین پرواز، برخی از آنها اجباری و بیشتر آنها طاقتفرسا، در بیشتر موارد، شکستهای عملیاتی بودهاند». [54] تا به امروز، رایج ترین مداخله پرومتازین است، یک آنتی هیستامین تزریقی با خواص ضد استفراغ ، اما آرام بخش می تواند یک عارضه جانبی مشکل ساز باشد. [55] دیگر گزینههای رایج دارویی شامل متوکلوپرامید و همچنین استفاده خوراکی و ترانس درمال اسکوپولامین است ، اما خوابآلودگی و آرامبخشی از عوارض جانبی رایج برای این داروها نیز هستند. [53]
در محیط فضا (یا ریزگرانش) اثرات تخلیه به طور قابل توجهی در بین افراد متفاوت است، با تفاوت های جنسیتی این تنوع را ترکیب می کند. [56] تفاوت در مدت ماموریت، و حجم نمونه کوچک فضانوردان شرکت کننده در همان ماموریت نیز به تنوع اختلالات اسکلتی عضلانی که در فضا مشاهده می شود می افزاید. [57] علاوه بر از دست دادن عضله، میکروگرانش منجر به افزایش تحلیل استخوان ، کاهش تراکم معدنی استخوان و افزایش خطر شکستگی میشود. تحلیل استخوان منجر به افزایش سطح کلسیم در ادرار می شود که متعاقباً می تواند منجر به افزایش خطر نفرولیتیازی شود . [58]
در دو هفته اول که ماهیچه ها از حمل وزن بدن انسان در طول پرواز فضایی تخلیه می شوند، آتروفی کل عضله شروع می شود. ماهیچه های وضعیتی حاوی فیبرهای کندتری هستند و نسبت به گروه های عضلانی غیر وضعیتی مستعد آتروفی هستند. [57] از دست دادن توده عضلانی به دلیل عدم تعادل در سنتز و تجزیه پروتئین رخ می دهد. از دست دادن توده عضلانی همچنین با از دست دادن قدرت عضلانی همراه است که تنها پس از 2 تا 5 روز پرواز فضایی در طی ماموریت های سایوز-3 و سایوز-8 مشاهده شد . [57] کاهش در تولید نیروهای انقباضی و کل قدرت عضلانی نیز در پاسخ به گرانش میکرو مشاهده شده است.
برای مقابله با اثرات میکروگرانش بر روی سیستم اسکلتی عضلانی، ورزش های هوازی توصیه می شود. این اغلب به شکل دوچرخه سواری در پرواز است. [57] یک رژیم موثرتر شامل تمرینات مقاومتی یا استفاده از لباس پنگوئن [57] (حاوی نوارهای الاستیک دوخته شده برای حفظ بار کششی روی عضلات ضد جاذبه)، سانتریفیوژ و ارتعاش است. [58] سانتریفیوژ نیروی گرانشی زمین را در ایستگاه فضایی بازسازی میکند تا از آتروفی عضلانی جلوگیری کند . سانتریفیوژ را می توان با سانتریفیوژها یا با دوچرخه سواری در امتداد دیواره داخلی ایستگاه فضایی انجام داد. [57] مشخص شده است که ارتعاش کل بدن از طریق مکانیسم هایی که نامشخص است، جذب استخوان را کاهش می دهد. ارتعاش را می توان با استفاده از دستگاه های ورزشی که از جابجایی های عمودی در کنار تکیه گاه استفاده می کنند، یا با استفاده از صفحه ای که روی یک محور عمودی نوسان می کند، تحویل داد. [59] استفاده از آگونیست های بتا-2 آدرنرژیک برای افزایش توده عضلانی و استفاده از اسیدهای آمینه ضروری همراه با تمرینات مقاومتی به عنوان ابزاری دارویی برای مبارزه با آتروفی عضلانی در فضا پیشنهاد شده است. [57]
در کنار سیستم اسکلتی و عضلانی، سیستم قلبی عروقی در بی وزنی کمتر از روی زمین فشار می آورد و در طول دوره های طولانی تری که در فضا سپری می شود، از حالت شرطی خارج می شود. [60] در یک محیط منظم، گرانش نیرویی رو به پایین اعمال می کند و یک گرادیان هیدرواستاتیکی عمودی ایجاد می کند. هنگام ایستادن، مقداری مایع «اضافی» در عروق و بافتهای پا وجود دارد. در یک محیط میکروگرم، با از دست دادن گرادیان هیدرواستاتیک ، مقداری مایع به سرعت به سمت قفسه سینه و بالاتنه توزیع می شود. به عنوان "بیش از حد" حجم خون در گردش احساس می شود. [61] در محیط میکروگرم، حجم خون اضافی تازه حس شده با دفع مایع اضافی به بافت ها و سلول ها تنظیم می شود (کاهش حجم 12-15٪) و گلبول های قرمز خون به سمت پایین تنظیم می شوند تا غلظت طبیعی را حفظ کنند ( کم خونی نسبی ). . [61] در غیاب گرانش، خون وریدی به سمت دهلیز راست میرود ، زیرا نیروی گرانش دیگر خون را به داخل عروق پاها و شکم نمیکشد و در نتیجه حجم ضربه افزایش مییابد . [62] این جابجاییهای مایع با بازگشت به یک محیط گرانشی منظم خطرناکتر میشوند، زیرا بدن تلاش میکند تا خود را با ورود مجدد گرانش وفق دهد. وارد شدن مجدد گرانش مایع را به سمت پایین می کشد، اما اکنون کمبودی در مایع در گردش و گلبول های قرمز خون وجود دارد. کاهش فشار پر شدن قلب و حجم ضربه در طول استرس ارتوستاتیک به دلیل کاهش حجم خون عامل عدم تحمل ارتوستاتیک است . [63] عدم تحمل ارتواستاتیک می تواند به از دست دادن موقت هوشیاری و وضعیت بدن، به دلیل کمبود فشار و حجم ضربه ای منجر شود. [64] برخی از گونههای جانوری ویژگیهای فیزیولوژیکی و تشریحی (مانند فشار خون هیدرواستاتیک بالا و نزدیکتر شدن قلب به سر) دارند که آنها را قادر میسازد تا با فشار خون ارتواستاتیک مقابله کنند. [65] [66] عدم تحمل ارتواستاتیک مزمن بیشتر می تواند منجر به علائم اضافی مانند حالت تهوع ، مشکلات خواب و سایر علائم وازوموتور نیز شود. [67]
مطالعات زیادی در مورد اثرات فیزیولوژیکی بی وزنی بر سیستم قلبی عروقی در پروازهای سهموی انجام می شود. این یکی از تنها گزینههای ممکن برای ترکیب با آزمایشهای انسانی است و پروازهای سهموی را تنها راه برای بررسی تأثیرات واقعی محیط میکروگرم روی بدن بدون سفر به فضا میسازد. [68] مطالعات پرواز پارابولیک طیف وسیعی از نتایج را در مورد تغییرات در سیستم قلبی عروقی در یک محیط میکروگرم ارائه کرده است. مطالعات پرواز سهموی درک عدم تحمل ارتواستاتیک و کاهش جریان خون محیطی را که فضانوردانی که به زمین باز می گردند متحمل می شوند، افزایش داده است. به دلیل از دست دادن خون برای پمپاژ، قلب می تواند در یک محیط میکروگرم آتروفی کند. تضعیف قلب می تواند منجر به حجم خون پایین، فشار خون پایین شود و بر توانایی بدن برای ارسال اکسیژن به مغز بدون سرگیجه تأثیر بگذارد. [69] اختلالات ریتم قلب نیز در بین فضانوردان دیده شده است، اما مشخص نیست که آیا این نتیجه شرایط از قبل موجود بوده است یا اثر محیط micro-g. [70] یکی از اقدامات متقابل فعلی شامل نوشیدن محلول نمکی است که ویسکوزیته خون را افزایش میدهد و متعاقباً فشار خون را افزایش میدهد که عدم تحمل ارتواستاتیک محیطی پس از میکروگرم را کاهش میدهد. اقدام متقابل دیگر شامل تجویز میدودرین است که یک آگونیست انتخابی آلفا-1 آدرنرژیک است. میدودرین باعث انقباض شریانی و وریدی می شود که در نتیجه فشار خون توسط رفلکس های بارورسپتور افزایش می یابد . [71]
دانشمندان روسی تفاوتهایی را بین سوسکهایی که در فضا تصور میشوند و همتایان زمینی آنها مشاهده کردهاند. سوسکهای فضایی سریعتر رشد کردند و همچنین سریعتر و سختتر شدند. [72]
تخم مرغ هایی که دو روز پس از لقاح در ریزگرانش قرار می گیرند به نظر می رسد به درستی رشد نمی کنند، در حالی که تخم مرغ هایی که بیش از یک هفته پس از لقاح در ریزگرانش قرار می گیرند به طور طبیعی رشد می کنند. [73]
یک آزمایش شاتل فضایی در سال 2006 نشان داد که سالمونلا تیفی موریوم ، باکتری که میتواند باعث مسمومیت غذایی شود، زمانی که در فضا کشت میشود، خطرناکتر میشود. [74] در 29 آوریل 2013، دانشمندان مؤسسه پلی تکنیک Rensselaer، با بودجه ناسا ، گزارش دادند که در طول پرواز فضایی در ایستگاه فضایی بینالمللی ، به نظر میرسد که میکروبها به روشهایی که «روی زمین مشاهده نمیشوند» با محیط فضا سازگار میشوند. "می تواند منجر به افزایش رشد و بیماریزایی شود ". [75]
تحت شرایط آزمایشی خاص، مشاهده شده است که میکروب ها در فضای تقریباً بی وزنی رشد می کنند [76] و در خلاء فضای بیرونی زنده می مانند . [77] [78]
در حالی که هنوز یک کاربرد تجاری نیست، علاقه به رشد کریستال ها در میکروگرم وجود دارد ، مانند یک ایستگاه فضایی یا ماهواره مصنوعی خودکار از طریق مهندسی فرآیند با گرانش کم ، در تلاش برای کاهش عیوب شبکه کریستالی. [79] چنین بلورهای بدون نقص ممکن است برای کاربردهای میکروالکترونیکی خاص و همچنین برای تولید کریستال برای کریستالوگرافی اشعه ایکس بعدی مفید باشند .
در سال 2017، آزمایشی در ایستگاه فضایی بینالمللی برای متبلور کردن آنتیبادی مونوکلونال پمبرولیزوماب انجام شد که در آن نتایج نشان داد که ذرات کریستالی یکنواختتر و همگنتر از کنترلهای زمینی است. [80] چنین ذرات کریستالی یکنواخت میتوانند امکان فرمولبندی آنتیبادیهای متمرکزتر و کم حجم را فراهم کنند، چیزی که میتواند آنها را برای تجویز زیر جلدی مناسب کند ، رویکردی کمتر تهاجمی در مقایسه با روش رایج فعلی تجویز داخل وریدی . [81]
احساس بی وزنی یا گرانش صفر زمانی اتفاق می افتد که اثرات گرانش احساس نشود.
"جیک گارن مریض بود، خیلی مریض بود. نمیدانم آیا باید چنین داستانهایی تعریف کنیم یا نه. اما به هر حال، جیک گارن، او در سپاه فضانوردان جای خود را نشان داده است، زیرا او نشاندهنده حداکثر سطح بیماری فضایی است که هر کسی میتواند میتواند داشته باشد. همیشه به آن می رسند، و بنابراین، علامت کاملاً بیمار و کاملاً بی کفایت، یک گارن است که بیشتر افراد ممکن است به یک دهم گارن برسند، و در داخل سپاه فضانوردان، او برای همیشه با آن به یاد خواهند ماند.
یکی از چیزهای خوب در مورد زندگی در فضا این است که ورزش بخشی از شغل شماست... اگر شش روز در هفته حداقل چند ساعت در روز ورزش نکنم، استخوان هایم حجم قابل توجهی از دست خواهند داد - هر کدام 1 درصد. ماه ... بدن ما برای خلاص شدن از شر چیزهایی که لازم نیست هوشمند است و بدن من متوجه شده است که استخوان های من در جاذبه صفر مورد نیاز نیستند. بدون اینکه وزن خود را تحمل کنیم، عضله را نیز از دست می دهیم.
{{cite book}}
: CS1 maint: چندین نام: فهرست نویسندگان ( پیوند ){{cite book}}
: CS1 maint: مکان ناشر موجود نیست ( پیوند )[ صفحه مورد نیاز ]تعریف فرهنگ لغت جاذبه صفر در ویکیواژهرسانههای مرتبط با بیوزنی در ویکیانبار