Hvorfor skal astronauter træne på den internationale rumstation?

Når mennesker på Jorden beslutter at begynde at træne, de gør det af flere grunde. Vi træner for at holde vores hjerter sunde, tonemuskler, reducere stress eller tabe lidt. For astronauter, der lever i et miljø som den internationale rumstation, imidlertid, træning er ikke et spørgsmål om valg - det er en nødvendighed. De er nødt til at blive ved med at bevæge sig i rummet af alle de ovennævnte grunde og mere til.

Hvis du sneg dig et højdepunkt på en af ​​de daglige tidsplaner for den internationale rumstation, du vil mærke en masse motion. Selvom tidsplanerne altid er forskellige og hver dag kræver flere forskellige opgaver - en dag kan være fuld af interviews med blade og tv -programmer, en anden dag kan indeholde en rumvandring for at reparere en del af stationen - der er fire ting, astronauter altid vil gøre under deres ophold. Sammen med at spise, sover og ringer hjem for at tale med familiemedlemmer, motion er en af ​​de vigtigste aktiviteter i en astronauts travle hverdag. Faktisk, astronauter modtager hele fire timers træning i en 16-timers periode.

Hvorfor træner astronauter ombord på ISS så meget? Bortset fra at holde sig i form og holde styr på deres spil, hovedårsagen til, at astronauter træner under turen ud i det ydre rum, er, fordi de lider af en tilstand, der ligner osteoporose , en sygdom, der resulterer i en betydelig mængde knogletab. Men vent - er astronauter ikke på toppen af ​​sundhed? Hvordan æder det at være i rummet ved dine knogler?

Hvorfor påvirker det at leve i rummet vores kroppe forskelligt, og hvad kan astronauter gøre ved det? Vil håndvægte gøre tricket, eller har de brug for noget mere? For at lære om, hvorfor astronauter skal blive pumpet op i rummet, læs den næste side.

Betydningen af ​​fitness på ISS

Når en astronaut tilbringer lang tid i rummet, han eller hun oplever virkningerne af mikrogravitation og forbliver vægtløs under hele turen. I stedet for at blive forankret på gulvet, som vi gør på Jorden, astronauter flyder rundt meget som svømmere gør under vandet, og de skal holde fast i noget, hvis de vil forblive stabile.

Forskere har fundet ud af, at efter at have tilbragt uger eller måneder i et vægtløst miljø, astronauter mister en betydelig mængde af knoglemineraltæthed (BMD) . Tabet af BMD i rygsøjlen, nakke og bækken er omkring 1,0 til 1,6 procent om måneden, mens kortikal knogle, det tunge, den ydre del af knoglen findes omkring hele kroppen og benene, oplever et tab på cirka 0,3 til 0,4 procent om måneden. Til sammenligning, en sund voksen på jorden mister 3 procent af cortikal knoglestruktur i løbet af et årti - en astronaut kan miste så meget på mindre end et år i rummet.

Resultatet af dette knogletab er svækkede knogler, der er mere tilbøjelige til at bryde, når de vender tilbage til Jorden. Hvad mere er, selv efter flere år, astronauten vil ikke have genoprettet den samme knogletæthed, som han eller hun havde før opsendelsen.

Så hvorfor sker sådan noget i rummet? Astronauter oplever knogletab af samme grund, som kronisk sengeliggende patienter gør:Hele deres skeletter bærer ingen vægt. De går igennem en periode kaldet aflæsning af skelet , hvor knogler mister evnen til at lave nye knogleceller og erstatte gamle. Bevægelsen af ​​vigtige mineraler som calcium og fosfor bremser også.

Selvom eksperter ikke er helt sikre på, hvorfor dette sker i mikrogravity, Dr. Roger K. Long, en endokrinologisk forsker, der udfører forskning for National Space Biomedical Research Institute (NSBRI) leder i øjeblikket efter dette specifikke svar. Han og hans mentor, Dr. Daniel B. Bikle, mener, at der er tre stoffer i spil, når astronauter gennemgår knogletab: insulinlignende vækstfaktor (IGF-1) , et kemikalie produceret i knoglerne, der får knogler og brusk til at vokse IGF-1-receptor , som findes inde i knogleceller og giver dem mulighed for at reagere på IGF-1; og beta-3 intergrin , et protein, der hjælper IGF-1-receptorfunktionen. Forskerne mener, at under vægtløshed, kroppen producerer mindre beta-3 integrin, hvilket gør det sværere for IGF-1-receptoren at videresende meddelelser fra IGF-1 til knoglecellerne og fortælle dem, hvad de skal gøre. Resultatet bør være et fald i knogleproduktion og en stigning i knogletab.

Hvilke øvelser udfører astronauter for at reducere risikoen for knogletab? Og kan de tage medicin for at hjælpe? For at lære mere om de teknikker og udstyr, der bruges i rummet, læs den næste side.

Træningsteknik og udstyr på ISS

Der er tre grundlæggende udstyr, som astronauter bruger under rumflyvninger.

Løbebåndet på den internationale rumstation, formelt kaldet Løbebånd Vibration Isolation System (TVIS) , er ligesom alle andre på Jorden, bortset fra at den slet ikke er forbundet til stationen. Det svæver simpelthen rundt som astronauterne. Dette har tre fordele:vægten af ​​selve stationen er mindre, der er en reduktion i vibrationer, og løbebåndet bevæger sig med astronauten. Besætningsmedlemmer skal stadig bære en sele og fastgøre sig til løbebåndet; Ellers, deres fødder vil simpelthen skubbe maskinen væk fra dem, hvis de forsøgte at løbe.

Astronauter bruger også Cykelergometer med vibrationsisoleringssystem (CEVIS) , som i det væsentlige er en mekanisk cykel. CEVIS er faktisk boltet til gulvet i ISS, og astronauter spænder deres sko i spænder og bærer sikkerhedsseler for at holde sig nede. Endelig, det Resistive Træningsenhed (RØD) er en vægtløfter, der simulerer tyngdekraften. Både CEVIS og RED hjælper med at opbygge muskler og forebygge muskelatrofi , en anden tilstand astronauter og sengeliggende patienter oplever efter lange perioder med inaktivitet.

Selv med masser af tid afsat til træning, astronauter lider stadig af små mængder knogletab. Dette udgør et problem, hvis vi nogensinde vil have folk til at blive i længere tid på et sted som månen, hvor der er meget mindre tyngdekraft. Da astronauter kun opholder sig i rummet i et par uger eller måneder ad gangen, vi ved ikke, om knogletab til sidst aftager og stopper, eller hvis det bliver ved med at ske.

Forskere tænker på nye måder at vende knogletab på. Vibrerende plader, som astronauter står på i 10 til 20 minutter om dagen, mens de arbejder, for eksempel, kan efterligne følelsen af ​​at bære vægt og reducere mængden af ​​knogletab under rumfart. NASA -forskere har også foreslået at rotere hele shuttles eller stationer for at skabe en betydelig tyngdekraft eller designe store centrifuger for at overvinde knogletab [kilde:Houston Chronicle].

Astronauter er også meget opmærksomme på deres kost og tager kosttilskud af calcium og andre lægemidler såsom biophosphonater og kaliumcitrat, men dette løser ikke nødvendigvis noget - roden til problemet er stadig mangel på tyngdekraft [kilde:Dartmouth News].

Undersøgelser af, hvordan astronauter lever i rummet og forsøger at modvirke knogletab, kan også gavne livet her på Jorden. Det European Space Agency (ESA) , for eksempel, overvåger og undersøger nøje astronautaktivitet på ISS-det har arbejdet sammen med Institute for Biomedical Engineering og Scanco Medical for at designe en særlig scanner, der skaber høj kvalitet, 3D-billeder af knoglestrukturer til undersøgelse og måling af knoglevækst [kilde:ESA]. Deres fund kan hjælpe både astronauter i rummet og patienter, der lider af osteoporose på Jorden. Selvom årsagerne bag osteoporose og astronautbenetab er forskellige - det første sker gennem hormonelle ændringer, sidstnævnte gennem undertrykkelse af vægt - behandlingerne kan være ens.

For meget mere information om at leve i rummet, se næste side.

Masser mere information

Relaterede HowStuffWorks -artikler

• Sådan fungerer rumstationer
• Sådan fungerer rumfærger
• Hvordan fungerer det at gå på badeværelset i rummet?
• Sådan fungerer vægtløshed
• Sådan fungerer rumdragter
• Sådan fungerer rumvandringer
• Sådan fungerer Space Food
• Sådan fungerer NASA

Flere store links

• NASA

Kilder

• Carreau, Mærke. "Centrifuger, andre enheder kan holde astronauter i form. "Houston Chronicle. 19. april, 2007. http://www.chron.com/disp/story.mpl/space/4728356.html
• Greensfelder, Liese. "Hvorfor astronauter lider af knogletab." Medicinske nyheder i dag. 23. februar kl. 2004. http://www.medicalnewstoday.com/articles/6098.php
• Iwamoto, Juni, Tsuyoshi Takeda og Yoshihiro Sato. "Indgreb for at forhindre knogletab hos astronauter under rumfart." Keio Journal of Medicine. Vol. 54, Num. 2, 2005. 55-59. http://www.kjm.keio.ac.jp/past/54/2/55.pdf
• Sochaczewski, Paul og Andrew Leopold. "Hvad er forbindelsen mellem astronauter og osteoporose?" International Osteoporosis Foundation. 31. maj kl. 2006. http://www.spaceref.com/news/viewpr.html?pid=19970
• "Astronaut fitness/fysisk konditionering." National Aeronautics and Space Administration. http://www.nasa.gov/pdf/64247main_ffs_factsheets_fitness.pdf
• "Dartmouth -forskere skal designe computernetværk til at overvåge knogletab hos astronauter." Dartmouth News. 23. juli kl. 2001. http://www.dartmouth.edu/~news/releases/2001/july01/mobileagents.html
• "Bekæmpelse af osteoporose med ESA -innovationer." European Space Agency. 9. maj kl. 2005. http://www.esa.int/esaHS/SEMEZU2IU7E_business_0.html