Astronauter har en overraskende evne til at vide, hvor langt de flyver i rummet

Ny forskning ledet af York University viser, at astronauter har en overraskende evne til at orientere sig og måle tilbagelagt afstand, mens de er fri for tyngdekraften.

Resultaterne af undersøgelsen, udført i samarbejde med den canadiske rumfartsorganisation og NASA, har implikationer for besætningens sikkerhed i rummet og kan potentielt give fingerpeg om, hvordan aldring påvirker menneskers balancesystemer her på Jorden, siger studiets ledende sundhedsprofessor Laurence Harris. .

"Det er gentagne gange blevet vist, at opfattelsen af ​​tyngdekraften påvirker perceptuelle færdigheder. Den mest dybtgående måde at se tyngdekraftens indflydelse på er at tage den væk, og det er derfor, vi tog vores forskning ud i rummet," siger Harris, en ekspert i syn. og perceptionen af ​​bevægelse, som også leder Multisensory Integration Lab og er tidligere direktør for Center for Vision Research i York.

"Vi har haft en stabil tilstedeværelse i næsten et kvart århundrede i rummet, og med rumindsatsen kun stigende, efterhånden som vi planlægger at vende tilbage til månen og videre, bliver det kun vigtigere at besvare spørgsmål om sundhed og sikkerhed. Baseret på vores Det ser ud til, at mennesker overraskende er i stand til at kompensere tilstrækkeligt for manglen på et jordnormalt miljø ved hjælp af syn."

Harris og samarbejdspartnere – som omfatter professorerne Robert Allison og Michael Jenkin fra Lassonde School of Engineering og to generationer af York postdocs og kandidatstuderende Björn Jörges, Nils Bury, Meaghan McManus og Ambika Bansal – studerede et dusin astronauter ombord på den internationale rumstation, som kredser om omkring 400 kilometer fra Jordens overflade.

Her er Jordens tyngdekraft tilnærmelsesvis ophævet af centrifugalkraften genereret af stationens kredsløb. I den resulterende mikrotyngdekraft er den måde, folk bevæger sig, mere som at flyve, siger Harris.

"Folk har tidligere anekdotisk rapporteret, at de følte, at de bevægede sig hurtigere eller længere, end de i virkeligheden var i rummet, så dette gav faktisk en vis motivation til at optage dette," forklarer han.

Forskerne sammenlignede et dusin astronauters præstationer – seks mænd og seks kvinder – før, under og efter deres årlange missioner til rumstationen og fandt ud af, at deres fornemmelse af, hvor langt de rejste, stort set forblev intakt.

Rummissioner er travle bestræbelser, og det tog forskerne flere dage at få forbindelse med astronauterne, da de ankom til rumstationen. Harris siger, at det er muligt, at deres forskning ikke var i stand til at fange tidlig tilpasning, der kan have fundet sted i de første par dage, og "det er stadig en god nyhed, fordi den siger, at uanset hvilken tilpasning der sker, sker det meget hurtigt."

Rummissioner er ikke uden risiko. Når ISS kredser om Jorden, bliver den nogle gange ramt af små genstande, der kan trænge ind i fartøjet, hvilket kræver, at astronauter bevæger sig i sikkerhed.

"Ved en række lejligheder under vores eksperiment måtte ISS udføre undvigemanøvrer," husker Harris. "Astronauter skal være i stand til at gå til sikre steder eller undslippe luger på ISS hurtigt og effektivt i en nødsituation. Så det var meget betryggende at opdage, at de faktisk var i stand til at gøre dette ret præcist."

Undersøgelsen, offentliggjort for nylig i npj Microgravity , har været et årti under udvikling og repræsenterer det første af tre artikler, der vil dukke op fra forskningen, der undersøger virkningerne af mikrogravitationseksponering på forskellige perceptuelle færdigheder, herunder estimering af kropshældning, tilbagelagt afstand og objektstørrelse.

Harris siger, at forskning viser, at eksponering for mikrotyngdekraft efterligner ældningsprocessen på et stort set fysiologisk niveau - spild af knogler og muskler, ændringer i hormonel funktion og øget modtagelighed for infektion - men denne artikel finder, at selvbevægelse hovedsageligt er upåvirket, hvilket tyder på balanceproblemerne som ofte kommer fra alderdom, er muligvis ikke relateret til det vestibulære system.

"Det tyder på, at mekanismen for opfattelsen af ​​bevægelse hos ældre mennesker bør være relativt upåvirket, og at problemerne med at falde måske ikke er så meget i forhold til opfattelsen af, hvor langt de har bevæget sig, men måske mere at gøre med, hvordan de er i stand til at konvertere det til en balancerefleks."

Flere oplysninger: Björn Jörges et al., Virkningerne af langvarig eksponering for mikrogravitation og kropsorientering i forhold til gravitation på opfattet tilbagelagt afstand, npj Microgravity (2024). DOI:10.1038/s41526-024-00376-6

Journaloplysninger: npj Mikrotyngdekraft

Leveret af York University