Мышечная атрофия, потеря минеральной плотности костей и затруднение дыхания – все это может стать следствием продолжительного пребывания в условиях пониженной гравитации, с которыми столкнутся будущие лунные колонисты. Тем не менее, избежать подобных проблем со здоровьем возможно, если регулярно выполнять определенные упражнения, установили итальянские исследователи. Ранее подобные тренировки были популярны среди опытных мотоциклистов.
Исследователи давно доказали, установлено, что недостаточная гравитация негативно сказывается на здоровье человека, вызывая перераспределение жидкости в организме. Это приводит к проблемам в работе сердечно-сосудистой системы, уменьшению плотности минералов в костях, увеличению вероятности переломов и формированию камней в почках.
На Луне сила притяжения составляет примерно одну шестую от земной. В связи с этим, продолжительное пребывание на её поверхности может негативно сказаться на здоровье будущих колонизаторов. Согласно современным оценкам, в условиях невесомости, сохраняющихся в течение двух лет, масса костной ткани у человека может уменьшиться до 20 процентов, что расценивается как критически опасное снижение.
В последние несколько десятилетий специалисты пытаются разработать оптимальную систему противодействия лунной гравитации. Среди контрмер предлагали физические упражнения на отдельные группы мышц вроде бега или спортивной ходьбы. Но чуть позже выяснилось, что для людей на поверхности спутника нашей планеты такие занятия будут неэффективны.
Итальянские патофизиологи во главе с Альберто Минетти из Миланского университета разработали метод, направленный на снижение негативного воздействия лунной среды на здоровье. Исследователи определили физическую нагрузку, имитирующую земную гравитацию в условиях Луны. Данное упражнение предполагает комплексную работу всех групп мышц. Результаты научной работы опубликованы в журнале Royal Society Open Science.
Это упражнение было позаимствовано у мотоциклистов-каскадеров. Оно связано с мотогонками по вертикальной стене, известными как «стена смерти», где мотоциклист на высокой скорости движется по внутренней вертикальной поверхности бочкообразного цилиндра.
Для того чтобы каскадеры могли держаться на вертикальной стене, необходимо сочетание трения и центробежной силы. С точки зрения физики, здесь проявляется второй закон Ньютона, согласно которому ускорение тела в инерциальной системе отсчета прямо пропорционально силе, воздействующей на него, и обратно пропорционально его массе».
Для бегунов выполнение подобного упражнения на Земле невозможно, поскольку для этого требуется скорость, превышающую их возможности. Минетти и его соавторы решили исследовать, удастся ли повторить этот трюк в условиях, имитирующих лунные, но уже с участием человека, а не мотоцикла.
В рамках эксперимента исследователи взяли напрокат аттракцион «стена смерти» в парке развлечений, его диаметр составлял около 9,7 метра, а высота – пять метров. Также были привлечены два профессиональных каскадера. Для проведения исследования ученые закрепили каждого каскадера с помощью эластичного банджи-шнура, который, в свою очередь, был прикреплен к телескопическому крану, расположенному на высоте 36 метров (для этого была демонтирована цирковая крыша). Целью такого подхода было снижение нагрузки на испытуемых, подвешенных на шнурах, на 83 процента, что соответствовало бы их весу на Луне. Таким образом, итальянские патофизиологи воспроизводили условия лунной гравитации.
Благодаря этим условиям, два каскадера смогли совершить несколько кругов по вертикальной стене, двигаясь со скоростью около шести метров в секунду.
При соприкосновении со стеной добровольцы ощущали силу, сопоставимую с гравитацией, действующей на Земле. Это означало, что во время бега по вертикальной стене участники эксперимента сталкивались с эффектом, напоминающим искусственную гравитацию.
Авторы исследования утверждают, что на Луне такой силы было бы достаточно для компенсации слабой гравитации и поддержания нормального функционирования всех человеческих систем, включая опорно-двигательную.
«Для достижения эффекта колонизаторам потребуется выполнять это упражнение дважды в день, короткими сеансами, что позволит остановить уменьшение минеральной плотности костей и нормализовать работу сердечно-сосудистой системы», — объяснил Минетти.
По словам исследователя, «стену смерти» можно было бы интегрировать в конструкцию жилых помещений на Луне, создав тем самым ее неотъемлемой частью. Это обеспечило бы колонизаторам возможность проводить регулярные тренировки, сохраняя при этом все необходимые удобства. Авторы исследования считают, что подобные занятия, в числе прочего, помогут астронавтам подготовиться к возвращению на Землю.
Люди уже имели опыт бега по замкнутой внутренней поверхности, расположенной вне Земли, — на борту орбитальной станции «Скайлэб» (на видео выше). Тем не менее, ее диаметр составлял всего 6,6 метра. NASA планирует отправить человека на Луну на борту Starship — корабле диаметром девять метров. Таким образом, у первых лунных колонистов XXI века с самого начала будет с собой «стена смерти», имеющая практически такой же внутренний диаметр, как в эксперименте итальянских ученых.