Polski astronauta już w kosmosie. Co się stanie z jego ciałem w stanie nieważkości?

Nieważkość to stan, kiedy na ciało człowieka oddziałuje tylko siła grawitacji, a inne siły, jak opór, tarcie, są znikome. Daje to efekt lekkości i unoszenia się ponad podłożem. Astronauta zaczyna je odczuwać po opuszczeniu gęstej atmosfery ziemskiej i wyłączeniu silników rakietowych, podczas lotu na orbicie na wysokości około 90 km.

Stan nieważkości to zupełnie nienaturalne środowisko dla człowieka. Nasz organizm, ukształtowany przez miliony lat w warunkach ziemskiej grawitacji, w kosmosie musi odnaleźć się na nowo. Z czym będzie zmagał się nasz polski astronauta w przestrzeni kosmicznej?

Na Ziemi nasz błędnik - część ucha wewnętrznego - nieustannie informuje mózg o kierunku grawitacji. W stanie nieważkości brakuje tej informacji. Kamyczki błędnikowe nie poruszają się w przewidywalny sposób, a mięśnie i stawy nie odczuwają nacisku, który normalnie pozwala określić, gdzie jest "góra", a gdzie "dół". Skutkiem tego są dezorientacja, złudzenia przestrzenne i objawy choroby lokomocyjnej. Mózg potrzebuje kilku dni, by przystosować się do nowych warunków.

Zobacz także: Polski astronauta o przygotowaniu medycznym do lotu. Nauczył się pobierać sobie krew

Gdy grawitacja przestaje działać, znika również ciśnienie hydrostatyczne - płyny ustrojowe, które na Ziemi gromadzą się w dolnych partiach ciała, przesuwają się ku górze. Twarz astronauty puchnie, żyły szyjne są nabrzmiałe, a w zatokach pojawia się uczucie zatkania.

Krew przemieszcza się do klatki piersiowej i głowy, co może powodować duszność i przekrwienie nosa. Nerki odbierają ten stan jako nadmiar płynów i zwiększają ich filtrację, co prowadzi do szybszego oddawania moczu i odwodnienia.

Kości nie są już obciążone, więc przestają się regenerować. Zanika gęstość kości, głównie w kręgosłupie i miednicy, nawet o 1 proc. miesięcznie. Wapń uwalniany z kości trafia do krwi, co zwiększa ryzyko kamicy nerkowej i zwapnień tkanek miękkich. Niektóre ubytki mogą być trwałe, co po powrocie zwiększa ryzyko złamań.

Mięśnie tracą siłę i masę, bo nie są używane do utrzymywania postawy. Zanika głównie mięśniówka kończyn dolnych i mięśnie przykręgosłupowe. Zmienia się też struktura włókien mięśniowych - te wolno kurczące się, odpowiadające za długotrwały wysiłek zastępowane są przez szybko kurczące się, ale mniej wytrzymałe. To pogarsza zdolność do pracy fizycznej w warunkach kosmicznych.

Bez grawitacji powietrze i krew nie rozkładają się równomiernie w płucach. Niektóre ich części są przewentylowane, inne niedotlenione. Choć nie powoduje to poważnych zaburzeń oddychania, może wpływać na komfort i efektywność wymiany gazowej.

Zobacz także: NASA opracowała najlepszą pozycję do spania. "Zero-G" to ulga dla stawów

Układ immunologiczny reaguje, jakby ciało zostało zainfekowane – wzrasta aktywność wielu białek związanych z reakcją obronną. Naukowcy zaobserwowali zmiany w poziomie ponad 100 białek we krwi kosmonautów, z których nie wszystkie wracają do normy po powrocie na Ziemię. Sugeruje to, że organizm nie ma gotowych mechanizmów adaptacyjnych do życia bez grawitacji.

Badania przeprowadzone przez rosyjskich i kanadyjskich naukowców, z inicjatywy prof. Jewgienija Nikołajewa z Instytutu Nauki i Techniki Skolkovo i Moskiewskiego Instytutu Fizyki i Technologii pokazują, że organizm będący w stanie nieważkości uruchamia wszelkie mechanizmy obronne.

- Zajęliśmy się badaniem zestawu białek, które są markerami niezakaźnych chorób. Wyniki pokazały, że w nieważkości układ immunologiczny zachowuje się tak, jakby ciało zostało zainfekowane, ponieważ ludzki organizm nie wie, jak zareagować i uruchamia wszystkie możliwe systemy obrony - wyjaśnia prof. Jewgienij Nikołajew.

Większość zmian ustępuje po kilku tygodniach na Ziemi, ale niektóre - jak ubytki kostne - mogą być trwałe. Aby im przeciwdziałać, astronauci ćwiczą codziennie po kilka godzin, a naukowcy opracowują metody ochrony organizmu na przyszłe, długotrwałe misje – jak ta na Marsa.

Magdalena Pietras, dziennikarka Wirtualnej Polski

Źródła: naukawpolsce.pl, astronet.pl, nauka.tvp.pl