Ovlivnění zdraví nízkou gravitací

Gravity and Health” (Gravitace a zdraví), v které mj. uvádí, že (na prahu meziplanetárních pilotovaných cest a osídlovacích snah na Měsíci a Marsu) nevíme téměř nic o dlouhodobých rizicích nízké gravitace pro lidské zdraví. Lidstvo se vyvinulo v prostředí 1 ‘g’ (kde ‘g’ je “normální” tíhové zrychlení na 45 stupni šířky na úrovni moře – cca 9,8 m/s^2).  V současnosti máme sice desetiletí zkušeností a dat o mikrogravitaci, neboli “nulové” gravitaci, ale “jediné”, co jsme zjistili, je, že dlouhodobá expozice nulovému “g” není pro lidi moc dobrá. Původní předpoklad, který se potvrdil, byl, že svaly, bez odporu, který by udržoval jejich napětí, atrofují. Skylab, Mir, a ISS nám poskytly dostatek údajů, které to potvrzují.

Excercise_whitson_ISS

Cvičení na ISS – Peggy Whitson
Zdroj: https://www.nasa.gov/images/content/208805main_whitson_journal6.jpg

Během času byly vyvinuty cvičební přístroje a postupy, které mají omezit či překonat toto riziko. S dalšími problémy není tak jednoduché se vyrovnat. Bez gravitace klesá hustota kostí (kosti “řídnou”) a vzniká stav podobný osteoporóze. Spekulace o možných mechanizmech, které by tento typ problémů mohly překonat, nebyly prozatím úspěšně předvedeny v kosmu. V poslední době bylo dále zjištěno, že v prostředí s nulovou gravitací trpí někteří astronauté dlouhodobými problémy se zrakem. Klesají také lidské imunitní funkce. Spíše než hledání protiopatření na každičký zdravotní problém, který se objeví v souvislosti s nulovou gravitací, bylo by zřejmě výhodnější poskytnout astronautům dostatečnou úroveň gravitace (např. prostřednictvím centrifugy). Ale jaká úroveň gravitace je dostatečná? Z velmi omezených prací prováděných v gravitačních úrovních mezi nulou a jedničkou, se většina věnovala jednobuněčným organizmům v centrifugách na LEO. Zkoumané organizmy, ve zkratce, začaly prokazovat “normální” orientaci ke gravitaci v rozmezí 0,12 – 0,3 “g”. Rusové také vyslali několik satelitů s různými malými zvířaty v malé centrifuze. Testovaným zvířatům bylo umožněno vybrat si úroveň gravitace pohybem v rameni centrifugy. Zdá se, že preferovaly úroveň gravitace mezi 0,3 – 0,5 “g”. To vše indikuje, že existuje něco jako dolní práh dostatečné gravitace.

iss_plants

Experiment ISS – rostliny
Zdroj: …cloudfront.net/…iss_plants….jpg

Jediná data o expozici lidí gravitaci mezi nulou a jedním “g” pocházejí od astronautů programu Apollo na povrchu Měsíce. A zprávy říkají, že se zde cítili lépe a spali lépe a hlubším spánkem při gravitaci 0,16 “g” než při nulové gravitaci. Rostliny také reagují na gravitaci (např. růstem kořenů “dolů” – a protože jejich procesy jsou spíše pomalejší, může být nulová a částečná gravitace simulována pomocí ‘clinostatu’ – přístroje udržujícího rotaci rostliny. Zdá se, že rostliny se chovají “normálně” při gravitaci přibližně nad  0,05 “g” a nad tuto hranici byly pozorovány jen velmi malá ovlivnění. Další experimenty poukazují na existenci druhé “normální” úrovně gravitace někde mezi 0,5 a 0 “g” … možná kolem 0,3. Vzpomínáte si na ta zvířata v centrifuze? Také se zdá, že preferují gravitaci někde v rozmezí 0,3 – 0,5 “g”. Zatím nic z toho nezaručuje úroveň ovlivnění lidského zdraví, ale vše nasvědčuje tomu, že jednoduchá úvaha typu “nízká marsovská gravitace není vhodná pro Vaše zdraví” nemusí být pravdivá.

ISS_Centrifuge_Accommodations_Module

Plánovaný modul centrifugy pro ISS

Lidé létají do kosmu již 57 let (od roku 1961) a my stále nevíme téměř nic o vlivech gravitace na lidské zdraví na úrovni jiné než nulové Podle Jeffa to je jedna z největších otázek a kosmické agentury by ji měly zodpovědět. Jestliže 1/3 “g” je dostatečná pro lidské zdraví, Mars bude O.K. Jestliže 1/6 “g” je dostatečné, budou zajímavými objekty i Měsíc a Titan. Jestliže to bude někde blízko 1 “g”, budou možným řešením města v oblacích Venuše. Studium gravitace bylo jedním z odůvodnění existence ISS, ale program centrifugy na ISS pro astronauty byl z úsporných důvodů zrušen (potom, co byla na Zemi zkompletována). Dnes je na ISS alespoň centrifuga pro laboratorní myši. Dosud publikovaná data ale uvádějí … 0 “g” a 1 “g”.  Jeff se ironicky ptá: “Nemohl by někdo zaplatit Japoncům, aby zapnuli svou centrifugu na nějaké jiné hodnoty mezi těmito čísly?”.

Vize rotující vesmírné stanice

Vize rotující vesmírné stanice
Zdroj: https://i.pinimg.com/

Zatímco výzkumníci zkoumali meze lidské výdrže v rotačních centrifugách, stále nevíme jak “vyrobit” dostatečnou umělou “gravitaci” během pilotovaných kosmických letů. 6 otáček za minutu a konstrukce o poloměru cca 25 m vyprodukuje “gravitaci” 1 “g” – jestliže by dostačovala 1/3 “g” (marťanská gravitace), potom by stačil poloměr rotace 8 m. V takovém případě by výroba těchto konstrukcí byla mnohem snadnější – a podle Jeffa – by nadále nebyl důvod stále stavět kosmické lodě nebo stanice s nulovou gravitací. Jeff dále dodává: “Je těžké nebýt frustrován, když jsme utratili mnohem více na studium dlouhodobých zhoubných účinků nulové gravitace, než jsme kdykoli měli na stanovení toho, jaká gravitace by tyto nepříznivé dopady eliminovala”.

gravitysmall

Logo projektů NASA o gravitaci
Zdroj: https://www.nasa.gov/…/gravitysmall.png

NASA k tomuto tématu uvádí: Na cestě na Mars člověk zažije tři gravitační pole. Po šest měsíců cesty k Marsu to bude nulová gravitace. Na povrchu Marsu budou astronauté žít a pracovat v gravitaci přibližně třetinové k pozemské, a po návratu domů se budou muset znovu adaptovat na naše 1 g. Přechod z jedné úrovně gravitace do druhé je problematičtější, než se zdá. Bude zasažena prostorová orientace, manuální a motorická koordinace, udržování rovnováhy, a může se projevit nemoc z pohybu (mořská nemoc). NASA zjistila, že bez gravitace ztrácejí kosti astronautů minerály. Hustota kostí klesá přibližně o 1 % za měsíc (u starších osob na Zemi to je něco mezi 1 – 1,5 % za rok). Dokonce i po návratu na Zemi a při prováděné rehabilitaci se ztráty kostní hmoty astronautů nemusí srovnat a oni budou nadále žít s vyšším rizikem výskytu zlomenin. Když nebudete cvičit a správně jíst, budete ztrácet svalovou sílu, odolnost a projeví se narušení funkce kardiovaskulárního systému. Tekutiny ve Vašem těle se budou přesouvat k hlavě, tím se mj. bude zvyšovat nitrooční tlak a budou se objevovat problémy s viděním. Vzhledem k možné dehydrataci a zvýšenému vyplavování vápníku z kostí se mohou rozvinout ledvinové kameny. Léky ve vesmíru mohou reagovat odlišně od standardních podmínek. Výživa (vč. dostatečného objemu stravy) se stávají důležitými, vzhledem k důležitosti živin pro každou buňku v těle.

Zdroj informací: https://tauzerostore.org/blogs/gravity-and-health/
https://www.nasa.gov/hrp/bodyinspace

Zdroj obrázků:
https://www.nasa.gov/images/content/208805main_whitson_journal6.jpg
https://upload.wikimedia.org/…/ISS_Centrifuge_Accommodations_Module.jpg
https://d2rormqr1qwzpz.cloudfront.net/photos/2013/07/02/55-49543-iss_plants-1372777899.jpg
https://i.pinimg.com/originals/a3/4f/eb/a34febe673598ac7ed14f11c68868e57.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/gravitysmall.png
https://thumbor.forbes.com/…/…_expedition_37_crew_portrait_inside_kibo.jpg

Ovlivnění zdraví nízkou gravitací, 5.0 out of 5 based on 15 ratings
Pin It
(Visited 2 379 times, 1 visits today)
Kontaktujte autora článku - hlášení chyb a nepřesností, rady, či připomínky

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 5.0/5 (15 votes cast)
(Visited 2 379 times, 1 visits today)
Níže můžete zanechat svůj komentář.


32 komentářů ke článku “Ovlivnění zdraví nízkou gravitací”

  1. milanch napsal:

    Hezky napsáno,
    opravdu je to flustrující,
    víme, že potřebujeme centrifugu na ISS,
    dokonce jsme ji postavili (jak jsem porozuměl z článku),
    jen jsme ji tam jaksi “zapomněli” poslat.

  2. Doporučuji pro ucelení obrazu doplnit článek o společný výzkum AG NASA/ESA/DLR v envihab.

  3. Jiný Honza napsal:

    Díky za zajímavý článek (tedy aspoň tu první část).

    Zájemcům doporučuji přečíst nezkrácený originál, včetně původních autorových “malůvek”.

  4. Matěj napsal:

    Diky za zajimavy clanek!

  5. Robert Gonda napsal:

    Pekný deň.
    táto veta je chybná – “…dlouhodobá expozice nulovému “g” není moc lidi moc dobrá.”
    Inak díky za článok.

  6. Karel Klement napsal:

    Lze porovnávat prostředí pod vodní hladinou a prostředí v migrovitaci?

    Na velryby asi působí primárně vnější tlak a odpor prostředí. Má gravitace stejný vliv na organismy i pod hladinou?

  7. maro napsal:

    Hezké. Jen nechápu proč každý kdo chce přitáhnout pozornost čtenářů, zde autor blogu Jeff Greason, musí nejdřív použít nesmyslnou clickbaitovou větu “.. nevíme téměř nic o dlouhodobých rizicích nízké gravitace pro lidské zdraví”, aby ji pak článek dál vyvrátil, když už toho víme docela dost. Je to podobně nesmyslná věta jako “Lidi vlastně ještě nic moc nevynalezli”. Samozřejmě, obrovské množství věcí ještě musíme objevit a vynalézt.

    • Jiný Honza napsal:

      Tak ta věta je na konci prvního odstavce a je podle mě úplně pravdivá. Jak je uvedené i v článku, jediné informace o vlivu snížené gravitace na lidské zdraví máme z Apolla.

  8. Alois napsal:

    Konečně někdo přišel na to, že při dlouhodobých letech je třeba ordinovat minimální pravidelné dávky gravitace. Ostatně zkušenosti máme na Zemi stovky let u pacientů upoutaných na lůžko. I minimální pohybová aktivita mimo lůžko jejich stav rapidně zlepší a udržuje skelet a muskulaturu na potřebné úrovni.
    Je s podivem, že na stanici za více než 100 miliard není jednoduchá centrifuga pro astronauty, bez ní se jen bádá a bádá a výsledek, jak uvedeno v článku nikde.

    • Kratkoramenna centrifuga neni jako protiopatreni vhodna. Taky by, podobne jako jine narusila unikatni prostredi na ISS. Ale staci nebyt liny a podivat se na spolecny vyzkumny program NASA, ESA a DLR pod nazvem AG, resp. AG BR. Jiz o par komentaru vyse jsem navrhoval doplneni clanku o tento zatím nejcerstvejsi prirustek.

    • Karel Zvoník napsal:

      To, že na stanici není žádná velká centrifuga má hned několik důvodů a jedním z nich je i ten, který mimo jiné zapříčinil, že se k ISS nikdy nevydal japonský výzkumný modul: Centrifuge Accommodations Modul.
      Podobné zařízení by totiž vytvářelo nežádoucí vibrace a narušovalo významně stav mikrogravitace pro další experimenty. Stačí se podívat co se stanicí děla pouhé dokovaní kosmických lodí. Celá stanice má navíc svou architekturu, ze které vychází její těžiště a jiné parametry. Podobnou část by bylo velmi těžké do již existující stanice zakomponovat. Pro ISS nebyl nikdy v plánu žádný rotační modul pro astronauty. Navíc obyčejná rotace neřeší všechny problémy. Roztočte kolotoč a zkuste si chodit dokola a pochopíte mě…

  9. Adhara napsal:

    Nezistili náhodou výskumy, že to odvápňovanie kostí ide len po určitú hranicu? Tiež by ma zaujímalo, či je dlhodobým stavom beztiaže nejako ovplyvnený aj rovnovážno-polohový orgán vo vnútornom uchu.

    Bolo by zaujímavé poznať dobu, po ktorej by sa človek žijúci neprerušovane v stave beztiaže už nevedel adaptovať na pozemskú gravitáciu. Tým myslím ani pre každodenný život, nie len dávať si väčší pozor, aby neutrpel zlomeninu. Neexistujú nejaké odhady? Tiež by ma zaujímalo, nakoľko by v tomto pomohli občasné pobyty v centrifúge. Centrifúga je ale problémom sama osebe – rozdielna tiaž pôsobiaca na hlavu a nohy, najmä ak je jej rameno prikrátke. Pri dlhom zase prichádza všeobecný problém vesmírnych letov – priveľká hmotnosť pri štarte.

    • Odvápňování kostí se po nějaké době zastaví, resp. zpomalí natolik, že není rozdíl oproti měsíční a roční misi. Co je ale problém je zpětná rekonvalescence, kdy se ukazuje (a to je objev posledních 3-4 let), že u některých kostí se již nenavrátí kosterní hmota do normálu před letem (z důvodu čekání na veřejné opublikování, toto nemohu uvést přesněji, lidí s přístupem do věděckých žurnálů si to zjistí). Problém s vestibulárním systémem není nikterak závažný, problémy, které byly v minulosti přisuzovány právě ovlivnění vestibulárního systému jsou problémy neurologické. Zde je stále hodně co zkoumat. Na druhou otázku neexistuje odpověď, ale např. u rodentů narozených v kosmickém prostoru byla adaptace na pozemní podmínky překvapivě rychlá. A poslední věc, přesně jak píšeš, krátkoramenná centrifuga přináší mnohem více problémů než užitku tím, že každá část těla, každý orgán je vystaven jinému “g”. Zejména pro distribuci krve je toto kritický bod.

  10. Alois napsal:

    Na ISS stejně žádná kvalitní mikrogravitace není, pracují tam gyroskopy, orientační motorky, mechanické systémy, pohybují se tam kosmonauté, natáčejí se sluneční panely atd.. Když nějaký experiment potřebuje opravdu kvalitní mikrogravitaci, tak se stejně musí vypustit speciální družice ISS neISS.

    • Teď vás v tom nechám vykoupat, evidentně nevíte nic nebo velmi málo o tom co mluvíte. Definujte prosím mikrogravitaci, definujte podmínky na ISS, proveďte srovnání a odůvodněte váš předchozí příspěvek. Děkuji a velmi se těším :DDD

      • Alois napsal:

        Tuto informaci jsem četl na zdejším Vebu, myslím fakt, že pokud je třeba kvalitní mikrogravitaci tak se nedá využít ISS, ale musí se vypustit a také se vypouští speciální družice. Kosmonautika není mým hlavním koníčkem, určitě si nevedu kartotéku a ani nehodlám si nějak dokazovat EGO, spoléhám na paměť a ta může zklamat. Na druhou stranu z logiky věci se zdá jisté, že na specializované družici, stabilizované příkladně gravitačním gradientem budou rušivé momenty ve srovnání s ISS, kde neustále probíhá mj. činnost popsaná v mém příspěvku, která je zcela jistě zdrojem vibrací, otřesů a různých zrychlení dle polohy na stanici, což kvalitě mikrogravitace zcela jistě nesvědčí. Mohu se ovšem mýlit. Pokud Vy jako odborník napíšete, že je tomu přesně naopak, že na ISS je tak kvalitní mikrogravitace, že není potřeba vypouštět speciální družice, pak to uzavřu s tím, že mě zřejmě oklamala moje paměť.

        • Naopak, nyní jste mě pane Aloisi překvapil a nemůžu než s vámi souhlasit. Takto napsáno máte pravdu. Mnohokrát je technicky snazší docílit stavu mikrogravitace na samostatně letící družici, avšak je zde velké ALE. Obecně jsou nejháklivější experimenty fyzikální, materiálové. Ty ale na druhou stranu vyžadují také velkou součinnost s posádkou. Udělat tedy plně automatizovaný materiálový experiment srovnatelný s tím na ISS na samostatné družici bude vyžadovat možná i o řád vyšší investice za stále vyššího rizika neúspěchu. Na co jsem narážel, a ono to tu padlo několikrát v mnoha příspěvcích v minulých několika týdnech, je ona mikrogravitace. Ta je přísně a jasně definována. A ikdyž se vám to může zdát nemožné protože vnější fyzikální podmínky to na ISS nedovolují, tak je možné ji dosáhnout. Kritické vědecké experimenty, resp. celé racky, jsou aktivně nebo pasivně odstíněny od zbytku ISS (systémy ARIS a PARIS). Následně je možné i za současné konfigurace ISS a za téměř plného provozu docílit normou definovaných podmínek mikrogravitace. Výjimku tvoří okamžiky dokování a odpojování kosmických lodí, případně motorické manévry, kdy jsou přerušeny citlivé experimenty, ale třeba pro některé biologické potažmo logicky fyziologické experimenty, toto nehraje vůbec žádnou roli.

          • Alois napsal:

            Nemohu říci, že by mi nebylo Vaše hodnocení milé, ale přesto si myslím, že je chyba obracet se na sebe osobně. Může to vyvolat nežádoucí emoce, já se obvykle snažím na invektivy nereagovat, nemá to úroveň. To samozřejmě není Váš případ, ale případ několika snaživců, kteří chtějí být za každou cenu v obraze, ale na věcnou připomínku či názor se nezmohou.
            Nemohu a také nechci dávat nějaká pravidla diskuzi, jen se domnívám, že používání výhradně věcných argumentů, tak jako se to stalo při naší výměně názorů , by úrovni diskuze k článkům jen prospělo.

  11. IvanP napsal:

    Umím si živě představit že až si za dvacet let na smrtelné posteli otevřu notebook abych si naposled přečetl novinky o kosmonautice, tak tam bude článek o tom jak stále nevíme nic o působení snížené gravitace na člověka.
    Doufám že snad Musk nebo někdo podobný s tím pohne. (co např. pro začátek jen spací rotační nafukovací modul?)

    • Vzhledem k tomu, že SpaceX se základnímu výzkumu nevěnuje, tak vás na smrtelné posteli ani SpaceX nijak nepotěší.

      • David R. napsal:

        Nemusíte to brát tak vážně s tím základním výzkumem. Ve SpaceX se sice dělá výzkum aplikovaný, ale výsledky tím nijak zvlášť netrpí. Kapitalisté Musk a Bezos si mohou umělou gravitaci vytvořit, aniž by čekali na základní výzkum, až jim definitivně vědecky potvrdí, že ta gravitace je vlastně docela fajn věc. Koneckonců při rozměrech lodi Starship stačí vzít na palubu lepší silniční kolo, a když to po obvodu slušně rozjedete, máte 1g. Astronauti na Skylabu také běhali dokola.

        • To máte sice pravdu, ale podcenění základního výzkumu se nevyplácí, o tom se přesvědčilo i SpaceX a Blue Origin. Stačí zapátrat v minulosti a podívat se na jejich prvotní prohlášení a realitu. A to jak z technického, tak i časového hlediska.

        • DomoKun napsal:

          Kolo 😀 😀
          Ale jo vlastně jo 🙂

      • IvanP napsal:

        Není to o nic základnější než postavit raketu která umí zpátky přistát.

    • Jiný Honza napsal:

      Tak Musk s tím nejspíš pohne tak, že někoho na Měsíc nebo Mars doveze. A tam se po pár týdnech reálně uvidí, co ta snížená gravitace s člověkem udělá.
      Pokud se to Muskovi nepovede, asi se pravdu nedočkáme…. A nebo se budeme muset spolehnout na překlady z čínštiny.

  12. David R. napsal:

    Zanedbaný výzkum vlivu různých hodnot gravitace je možná způsoben tím, že radiace se považuje za mnohem vážnější hrozbu. Proto se jí věnuje víc pozornosti. Při letu na Mars se počítá např. s využitím paliva, nákladu a zásob vody pro odstínění posádky směrem od Slunce (částice přilétající z jiných směrů mají stejně tak vysoké energie, že se moc odstínit nedají). Co se gravitace týče, Američané se už kdysi dávno pokoušeli spojit dvě lodi lanem a roztočit kolem společného těžiště, a i když s tím měli trochu trable, je to jistě proveditelné, jenže tím by se zrušilo to směrové odstínění radiace, a to by bylo z bláta do louže.
    Další důvod laxního přístupu vědců je možná ten, že kolonizaci Marsu lze chápat jako komerční, a nikoli vědecký cíl, případně, jako cíl natolik vzdálený, že je zbytečné se tím teď zabývat.
    Nicméně, pokud by se tou gravitací někdo vážně chtěl zabývat, z tohoto vizionářského pohledu, bylo by nutné postavit pořádnou laboratoř na LEO, s několika sekcemi s různým g, tedy Měsíc – Mars – Země (referenční + pro zlepšení kondice personálu) a vybavit pro pěstování rostlin i chov zvířat, včetně jejich líhnutí/rození a všech fází vývoje, a prověřit důkladně dopady “géček” na život, od pionýrských rostlin až po lidoopy.
    Pokud tak nikdo neučiní, průkopníky v tomto oboru se zřejmě časem stanou komerční firmy, které budou hýčkat nejbohatší vesmírné turisty výběrem libovolné gravitace (a je třeba počítat i s tím, že někomu prostě stav beztíže nesedne, tak aby svůj pobyt za miliony dolarů nestrávil celý s přiloženým sáčkem, víte na co). Strava vypěstovaná ve vesmíru samozřejmě nesmí na jídelníčku chybět. Vědci tak časem jistě získají užitečné informace o tom, jek se ve vesmíru daří šnekům, žábám, krevetám atd.

  13. Alois napsal:

    Pravděpodobně závěrem diskuze bych rád připomenul historii, kdy možná byl zmeškán okamžik, kdy bylo možné problém absence centrifugy na LEO obejít a získat poznatky o aplikaci dávek gravitace.
    Jedná se padesát let starý příběh Skylabu. Pete Staford tam běhal po chodníčku o průměru šesti metrů a na chodníčku jej držela jeho běháním vyvolaná gravitace. Pro matematika by byla hračka, jakou gravitaci v daných podmínkách při různých rychlostech vyvolal, či by mohl vyvolat. Pokud by tehdy toto běhání bylo pravidelně a cílené, bylo možné získat srovnání s těmi co neběhali. Jelikož byly tři expedice mohlo být hotovo a na ISS se nemuselo dvacet let bádat nakonec bez výsledku.
    Konečnou tečku by mohl udělat projekt Artemis, pokud bude posádka na Měsíci alespoň měsíc, či lépe dva.

Zanechte komentář