Dari hari-hari pertama penerbangan luar angkasa berawak, menjadi jelas bahwa perjalanan panjang tanpa adanya gravitasi bumi dapat memiliki konsekuensi yang sangat merugikan bagi tubuh astronot. Tetap dalam gravitasi nol menyebabkan penurunan massa otot yang signifikan.
Perubahan terjadi dengan sangat cepat: karena kurangnya gravitasi, yang biasanya dilawan oleh otot, mereka melemah hanya dalam seminggu. Ini terutama berlaku untuk otot-otot kaki, punggung, dan leher. Selama penerbangan luar angkasa, tidak ada hal buruk yang terjadi, tetapi setelah kembali ke Bumi, risiko cedera meningkat. Apa yang harus dilakukan?
Untungnya, masalah tersebut dapat dengan mudah diselesaikan dengan melakukan berbagai latihan fisik di atas stasiun. Itulah sebabnya di stasiun luar angkasa, mulai dari Salyut-1, selalu ada simulator yang mendukung tonus otot anggota tim. Namun meski mereka melakukan latihan fisik, astronot tetap saja kembali ke Bumi dalam keadaan lemah.
Salah satu konsep gravitasi buatan paling awal NASA.
Olahraga membuang-buang waktu yang berharga, karena setiap jam yang dihabiskan di luar angkasa adalah satu jam yang berharga untuk penelitian atau pemeliharaan stasiun itu sendiri. Pendidikan jasmani astronot di orbit benar-benar emas. Bisa dibilang, ini adalah gym paling mahal di dunia.
Pilihan termudah untuk memecahkan masalah dengan otot dan latihan fisik astronot adalah dengan menciptakan gravitasi buatan di stasiun menggunakan gaya sentripetal. Akibatnya, semua yang ada di dalam akan menempel di bagian dalam kasing. Dengan kata lain, semua benda di stasiun dan orang-orang akan mendapatkan kembali beratnya lagi - seluruhnya atau sebagian. Tapi di sini satu masalah lagi muncul - agar gravitasi di kapal menjadi sama dengan Bumi, kapal atau stasiun itu sendiri harus sangat besar, atau berputar dengan kecepatan yang sangat tinggi.
Baru-baru ini, ilmuwan Jepang dari Universitas Tsukuba menerbitkan sebuah artikel yang memberi harapan akan munculnya sistem gravitasi buatan yang nyata di stasiun luar angkasa dengan kru. Para ahli dari Jepang telah melakukan serangkaian percobaan dengan tikus, yang hasilnya berkontribusi pada munculnya apa yang baru-baru ini hanya banyak fiksi ilmiah.
Eksperimen yang tidak sempurna
Mungkin hal yang paling menarik dari pekerjaan ini adalah bahwa para ilmuwan pada awalnya tidak akan mempelajari gravitasi buatan. Mereka berangkat untuk mempelajari lebih lanjut tentang atrofi otot pada mamalia di tingkat molekuler, karena ini penting untuk perjalanan ruang angkasa jangka panjang.
Biasanya, penelitian semacam itu terdiri dari mengirim tikus keluar selama satu atau dua minggu, setelah itu jaringan mereka dibandingkan dengan kelompok kontrol tikus yang tersisa di Bumi. Tetapi Jepang memutuskan bahwa eksperimen semacam itu pada dasarnya cacat.
Mengapa? Ketika ada kelompok hewan kontrol dan eksperimen, kondisi kehidupan mereka harus serupa, kecuali faktor yang sedang dipelajari. Artinya, tikus yang pergi ke ISS dan tetap di Bumi harus menghabiskan waktu, mendapatkan makanan, tidur, dll. sama. Pengecualian adalah ada atau tidak adanya gravitasi, faktor yang pengaruhnya sedang dipelajari. Tetapi tidak mungkin untuk menciptakan kondisi yang sama untuk tikus "luar angkasa", di orbit kondisi kehidupan secara fundamental berbeda dari yang ada di Bumi.
Semuanya dimulai dengan penerbangan ke luar angkasa - tikus yang tetap berada di Bumi, tidak mengalami kelebihan beban, mereka tidak dipengaruhi oleh faktor lain yang menyertai tikus "luar angkasa". Di luar angkasa, tikus akan hidup dalam mikrokosmos dengan dukungan kehidupan dari sistem stasiun yang sesuai. Pada saat yang sama, mereka dipengaruhi oleh radiasi kosmik - stasiun tidak dapat sepenuhnya diisolasi. Pada akhir masa tinggal mereka di stasiun, tikus dikirim kembali ke Bumi, dan selama perjalanan ini, tikus terpapar faktor-faktor tertentu. Tetapi kelompok tikus kontrol menghabiskan waktu selama ini di kandang di suatu tempat di laboratorium.
Mungkin, beberapa dari kondisi ini dapat disimulasikan untuk grup kontrol, tetapi bagaimanapun juga, itu tidak akan menjadi eksperimen yang cukup murni.
Apa yang harus dilakukan?
Jawabannya adalah bahwa semuanya sudah dilakukan. Jepang telah mengembangkan fasilitas yang disebut Multiple Artificial-gravity Research System (MARS). Ini adalah centrifuge kecil dengan kapsul di sepanjang tepinya, tempat tikus hidup. Centrifuge ini berputar cukup cepat untuk menciptakan gravitasi buatan yang setara dengan gravitasi bumi di nol. Pada saat yang sama, hanya setengah dari tikus yang berada di tepi. Bagian kedua dari tim mouse tinggal di bagian bawah perangkat, di mana tidak ada gravitasi. Dengan cara ini, para peneliti dapat yakin bahwa semua tikus dalam pengaturan berada dalam kondisi yang sama, kecuali untuk faktor-faktor seperti gravitasi.
Kelompok kontrol dan eksperimen makan makanan yang sama, minum air yang sama dan menghirup udara yang sama.
Percobaan, ternyata, dilakukan pada tahun 2016, dan hasilnya baru dipublikasikan sekarang. Sekali lagi, adalah mungkin untuk mengkonfirmasi bahwa hilangnya massa otot dalam kondisi gravitasi mikro lebih kuat daripada dalam kondisi gravitasi bumi. Tidak ada kejutan di sini. Namun dalam perjalanannya, ternyata ekspresi gen otot berbeda pada hewan kelompok kontrol dan eksperimen. Dan ini adalah bukti kuat bahwa perubahan ini disebabkan oleh ketiadaan gravitasi, dan bukan oleh radiasi kosmik, seperti yang diperkirakan sebelumnya.
Selain itu, kemungkinan simulasi gaya gravitasi dengan memutar sistem dengan hewan di dalamnya telah dikonfirmasi. Hasil percobaan sesuai dengan asumsi para ilmuwan. Penelitian lebih lanjut akan diperlukan di masa depan, tetapi telah terbukti bahwa memutar pesawat/stasiun ruang angkasa sepanjang perjalanan ruang angkasa mencegah hilangnya otot, dan olahraga yang berkepanjangan tidak diperlukan dalam kasus ini.
Apa berikutnya?
Para ilmuwan berencana untuk melakukan beberapa percobaan untuk mensimulasikan gravitasi Bulan atau Mars - ini akan membantu untuk mengetahui apa yang terjadi pada organisme hewan dalam kondisi seperti itu. Nah, setelah mempelajari hasil eksperimen ini, akan mungkin untuk memahami apa yang akan terjadi pada seseorang yang tinggal di Bulan atau Mars.
Dan ini sudah merupakan informasi penting yang diperlukan untuk melanjutkan eksplorasi ruang angkasa manusia - untuk membuat pos terdepan umat manusia di Bulan, Mars, dan, mungkin, di tempat lain. Selama ini yang kita ketahui tentang pengaruh gravitasi bulan adalah hasil yang diperoleh para astronot yang pernah mengunjungi bulan. Apa yang terjadi selama berbulan-bulan atau bahkan bertahun-tahun dihabiskan dalam kondisi seperti itu, kita tidak tahu.
Saya juga ingin tahu bagaimana gravitasi parsial mempengaruhi proses atrofi otot. Mungkin stasiun orbit tidak perlu berputar hingga kecepatan yang memungkinkan seseorang mendapatkan 1G. Mungkin 0,5 atau bahkan 0,3 G sudah cukup, untuk saat ini kita hanya bisa berspekulasi. Ilmuwan Jepang mungkin akan segera dapat memberikan jawaban yang jelas untuk semua pertanyaan ini.
