محيط بي وزني

اغلب اوقات در تصاوير ارسالي از فضانوردان آنها را در حال شناور بودن در محيط شاتل يا ايستگاه فضايي مي بينيم. چه کارهايي را مي توان انجام داد تا بتوان با محيط بي وزني ارتباط برقرار کرد؟

هر چند بي وزني در محيط فضا جالب و رويايي به نظر مي رسد اما اثرات زيان باري هم ،بر روي بدن بر جا مي گذارد که ابتدايي ترين آنها ،حالت تهوع و سر گيجه است.سر و سينوس ها متورم مي شوند، ماهيچه ها ضعيف و استخوان ها آسيب پذير تر مي شوند.اين اثرات بر بدن ،مي توانند مشکلات بسياري را در طول سفرهاي بلند مدت مانند سفر به مريخ به وجود آورند.

http://www.parssky.com/news/my_documents/pictures4/BE6_image001.jpg در بي وزني حتي قادريد با يک انگشت فضانورد ديگري را بلند کنيد

فرض کنيد لباس فضايي خود را پوشيده ايد و بر روي صندلي شاتل به پشت دراز کشيده ايد.چندين ساعت است که در اين وضعيت قرار گرفته ايد.در حالت عادي، زماني که ايستاده ايد،گرانش خون را به سمت پائين و به سمت وريد هاي پا، مي کشد. اما زماني که به پشت دراز کشيده ايد،خون به صورت ديگري در بدن جريان مي يابد.به اين دليل که پاها بالاتر از سر قرار گرفته اند،خون به سمت سرتان حرکت مي کند و ممکن است اندکي احساس گيجي و خفگي کنيد.

موتورها روشن مي شوند و شتاب را حس خواهيد کرد.زماني که شاتل در حال پرتاب شدن است به سمت صندلي فشرده مي شويد.شتاب شاتل تا 3 برابر نيروي گرانش بر روي زمين ،افزايش مي يابد و احساس سنگيني مي کنيد و فشار شديدي در قفسه سينه احساس مي شود.ممکن است براي تنفس مشکل پيدا کنيد.در حدود هشت و نيم دقيقه بعد،در فضا خواهيد بود و احساس کاملا متفاوت و هيجان انگيزي را تجربه خواهيد کرد: بي وزني.

شايد بهتر است از واژه ي کم وزني (Microgravity) به جاي بي وزني استفاده کنيم.شما در واقع بي وزن نيستيد،به اين خاطر که جاذبه ي زمين شما و هر چيز ديگري در شاتل را ،در حال چرخش به دور خودش نگه داشته است.اين حالت تقريبا شبيه به حالت سقوط آزاد است.بسيار شبيه به پريدن از يک هواپيما با اين تفاوت که فضانورد با سرعت بسيار بالايي(8 کيلومتر بر ثانيه) به صورت افقي در حال حرکت است و اگر سقوط کند ،چون سطح زمين دور است ،هرگز زمين را لمس نخواهد کرد.

http://www.parssky.com/news/my_documents/pictures4/3Z9_image002.jpg

براي روشن تر شدن قضيه، به اين مثال توجه کنيد:زماني که بر روي يک ترازو بايستيد،ترازو وزن شما را به اين دليل نشان مي دهد که گرانش ،شما و ترازو را به سمت پائين مي کشد و چون ترازو بر روي زمين قرار دارد،پس نيرويي برابر و به سمت بالا به شما وارد مي کند، اين نيروي برابر،وزن شماست. اما اگر در حالي که بر روي ترازو ايستاده ايد ،از روي قله اي به پائين بپريد،هم شما و هم ترازو به وسيله ي گرانش با نيرويي برابر به سمت پايين،کشيده مي شويد.شما هيچ نيرويي به ترازو اعمال نخواهيد کرد،همچنان که ترازو نيز نيرويي به شما وارد نميکند.بنابراين ترازو وزن شما را صفر نشان مي دهد.

همه چيز در بي وزني، رفتار متفاوتي از خود نشان مي دهد.

به دليل اين که شاتل و تمامي اشيا درون آن با سرعتي يکسان در حال سقوط هستند،هر چيزي در شاتل که به جايي محکم نشده باشد،شناور ميشود.اگر موهاي بلندي داشته باشيد،موها در اطراف صورتتان شناور مي شوند،اگر در حال ريختن آب در ليوان باشيد،آب شکل يک قطره ي کروي و بزرگ را به خود مي گيرد،که به قطره هاي کوچک تر،تبديل مي شوند.زماني که بر روي صندلي مي نشينيد،به اين دليل که بدن هيچ نيرويي به صندلي وارد نمي کند،هيچ احساسي از نشستن نخواهيد داشت و اگر هم جايي را نگرفته باشيد ،شناور خواهيد شد.از آن مهم تر اين که تا از ديوار شاتل يا دستگيره ها استفاده نکنيد، به اين دليل که چيزي نيست تا به شما نيرو وارد کند و شما را هل دهد، نمي توانيد از جاي خود حرکت کنيد. به همين دليل ناسا،دستگيره هاي مختلفي را درون کابين شاتل قرار داده است.

زماني که اولين بار با حالت بي وزني مواجه مي شويد،احساس تهوع،گيجي،سردرد و کاهش اشتها خواهيد داشت.هر چه مدت زمان بيشتري در حالت بي وزني باشيد ماهيچه ها و استخوان ها ضعيف تر و آسيب پذير تر مي شوند.اين حالات به دليل تغييراتي که در سيستم بدن ايجاد مي شود،رخ مي دهند.اکنون به بررسي واکنش بدن در مقابل اين تغييرات مي پردازيم:

بيماري فضا(Space Sick)

حالت تهوع و گيجي که فضانورد حس خواهد کرد بسيار شبيه به حالت دل پيچه اي است که وقتي ماشين در سرازيري قرار مي گيرد،به شما دست مي دهد با اين تفاوت که اين حالت براي چندين روز به طور پيوسته همراه فضانورد خواهد بود. اين حالات علائم بيماري فضا يا بيماري حرکتي فضا است که به دليل اطلاعات نامفهومي که مغز از چشم ها و ارگان هاي تعادلي(که در گوش داخلي قرار دارند) دريافت مي کند،به وجود مي آيد.چشم ها توانايي شناسايي جهت بالا و پايين در محيط دروني شاتل را دارند در حالي که سيستم تعادلي در حالت بي وزني نا کارامد خواهد بود زيرا عملکرد اين سيستم کاملا وابسته به کشش گرانشي به سمت پايين ،براي شناسايي جهت بالا و خلاف آن پايين است .بنابراين چشم ها به مغز اين پيام را مي دهند که در حالت وارونه قرار داريد،اما مغز هيچ پيامي از اندام هاي تعادلي که تائيد کننده ي آن باشد دريافت نمي کند.مغز دچار سردرگمي مي شود و ايجاد گيجي و تهوع مي کند که در طولاني مدت باعث استفراغ و کاهش اشتها مي شود.خوشبختانه بعد از چند روز،مغز با شرايط جديد که تنها وابسته به داده هاي بينايي خواهد بود،منطبق مي شود و به تدريج بهتر خواهيد شد.به همين منظور ناسا بسته هاي دارويي را براي کمک به فضانوردان در مواقع تهوع تا زماني که بدنشان با شرايط منطبق شود در دسترس آنها قرار داده است.

در حالت بي وزني ،صورت پف مي کند و سينوس ها متورم مي شوند که به صورت سر درد يا بيماري فضا ادامه خواهد يافت.در سطح زمين نيز هنگامي که خم مي شويد يا وارونه مي ايستيد،به خاطر حرکت سريع خون به سمت سر،ممکن است دچار اين حالت شده باشيد.بر روي زمين،گرانش خون را به سمت پايين هدايت مي کند و باعث جمع شدن حجم بالايي از خون در وريد هاي پا مي شود.زماني که براي اولين بار با بي وزني مواجه مي شويد،خون از سمت پاها به طرف سر و سينه منتقل و باعث پف کردن صورت و متورم شدن سينوس ها مي شود.حجم منتقل شده همچنين باعث کا هش اندازه ي پاها مي شود.

زماني که خون به سمت قفسه سينه منتقل مي شود،اندازه قلب افزايش مي يابد و با هر ضربان،خون بيشتري را پمپ مي کند.کليه ها به اين گردش خون سريع شده با توليد ادرار بيشتر پاسخ مي دهند.اين عمل بسيار شبيه به زماني است که ليوان بزرگي از آب را نوشيده ايد و خون شما رقيق شده است.اين افزايش در خون و مايع بدني باعث کاهش ترشح هورمون ADH (Anti Diuretic Hormone)از غده ي هيپوفيز که منجر به احساس تشنگي کمتر است،مي شود.پس آب کمتري نسبت به مقدار آبي که بر روي زمين مي نوشيديد را خواهيد نوشيد.در نهايت اين دو فاکتور باهم ترکيب مي شوند و باعث زدودن مايع بدني از سر و قفسه سينه مي شود،بنابراين در کم تر از چند روز سطح مايع بدن کمتر از آنچه که در حد نرمال بر روي زمين بوده است،خواهد شد.

با بازگشت به زمين،نيروي گرانش مايع تجمع يافته در سرتان را به سوي پاها مي کشد که اين امر باعث مي شود زماني که ايستاده ايد،احساس غش کنيد.همچنين با خوردن آب بيشتر ،سطح مايع بدني هم به سطح نرمالش خواهد رسيد.

کم خوني(Anemia)

همچنانکه کليه ها مايع اضافي را ازبدن خارج ميکنند،باعث کاهش ترشح اريتروپويتين،هورموني که توليد گلبولهاي قرمز توسط سلول هاي مغز استخوان را تسريع مي کند،ميشود.

کاهش توليد گلبول هاي قرمز باعث کاهش حجم پلاسما ودرنتيجه هماتوکريت(درصدحجم خون بر اساس تعداد گلبول قرمز) مي شود. با بازگشت به زمين سطح اريتروپويتين و تعداد گلبول هاي قرمز افزايش خواهد يافت.

ضعف عضلات

در حالت بي وزني،بدن با حالتي شبيه به حالت جنيني منطبق مي شود- کمي خم مي شويد در حالي که دستان و پاهايتان به صورت نيمه خم در جلو هستند.در اين حالت از بسياري از ماهيچه هاي خود مخصوصا آن ماهيچه هايي که در ايستادن کمک مي کردند(ماهيچه هاي ضد گرانش)،استفاده نخواهيد کرد.زماني که مدت اقامت در فضا طولاني شود،فرم ماهيچه ها نيز عوض خواهد شد.حجم ماهيچه ها کاهش خواهد يافت.نوع بافت ماهيچه ها از نوع منقبض شونده ي کند به منقبض شونده ي سريع تغيير مي يابد.بدن ديگر به بافت هاي پايدار موجود در ماهيچه هاي منقبض شونده ي کند که در ايستادن کمک مي کنند،نيازي نخواهد داشت،اما به جاي آن به بافت هاي منقبض شونده ي بيشتري نياز پيدا ميکند،زيرا شما با کمک ديواره هاي ايستگاه فضايي و تنها با يک فشار کوچک قادر به حرکت و جا به جايي خواهيد بود.هر چه مدت زمان بيشتري را در ايستگاه فضايي بگذرانيد،حجم ماهيچه هايتان کم تر خواهد شد.کاهش حجم ماهيچه ها باعث ناتواني و همچنين بروز مشکلاتي براي پروازهاي طولاني مدت و بازگشت به خانه و به گرانش زمين در پي خواهد داشت.

استخوان هاي آسيب پذير

بر روي زمين،اين استخوان ها هستند که وزن بدن را تحمل مي کنند.اندازه و حجم استخوان هاي بدن بستگي به فعاليت سلول هاي استخواني از جمله استئوبلاستها(Osteoblasts) و استئوکلاستها (Osteoclasts) دارد که استئوبلاستها استخوان سازي مي کنند و استئوکلاستها باعث برداشت استخواني مي شوند.

درحالت بي وزني استخوانها ديگر نيازي نيست که وزنتان را تحمل کنند،بنابراين تقريبا همه ي استخوان ها مخصوصا استخوان هاي لگن،ران و نيم تنه ي پاييني ،بسيارکم تر از آنچه که در روي زمين مورد استفاده قرار مي گرفتند ، کاربرد خواهند داشت . در اين استخوانها سرعت اسخوان سازي توسط استئوبلاستها کاهش مي يابد (دليل قطعي اين امر کاملا روشن نيست اما احتمالا تغييرات ايجاد شده در نيرو و فشار وارده تا حدي تاثيرگذار است.)در حالي که سرعت برداشتن استخوان ها توسط استئوکلاستها ثابت باقي مي ماند. در نتيجه اندازه و حجم اين استخوان ها با توجه به مدت زماني که در حالت بي وزني باقي بمانيد با سرعت تقريبي 1درصد درماه شروع به کاهش مي کنند. اين تغييرات در حجم استخوانها باعث آسيب پذيري استخوان مي شوند وبا بازگشت به محيط گرانشي زمين احتمال شکستگي آنها بسيار زياد مي شود .براي ما اين مسئله که چه مقدار از استخوان از دست رفته، با بازگشت به محيط زمين، قابل برگشت باشد، روشن نيست اما ميدانيم که هرگز به طور کامل و صددرصد نخواهد بود. اين تغييرات پيش آمده براي استخوان ها مدت زمان پروازهاي فضايي را محدود مي کند به همين دليل تحقيقات بسياري در اين زمينه مورد نياز خواهد بود .علاوه بر استخوانهاي آسيب پذير ،تجمع کلسيم در خون به تدريج بابرداشت استخواني اي که توسط استئوکلاست ها صورت مي گيرد افزايش مي يابد . کليه ها بايد کلسيم اضافي توليد شده را از بدن خارج کنند که اين امر امکان تشکيل سنگ کليه هاي دردناک را افزايش مي دهد .

راه هاي مواجهه

با تمام تغييراتي که در بدن در طول مدت اقامت در ايستگاه فضايي روي مي دهد، براي حفظ سلامتي خود مخصوصا در هنگام بازگشت به زمين چه مي توانيد بکنيد.به ياد داشته باشيد که سه تغيير اصلي و مهم در اين مدت براي بدن روي داده است:

- کمبود مايع بدني

- کاهش بافت ماهيچه اي

- کاهش حجم استخوان ها

يکي از راه هاي مقابله با کمبود مايع بدن وسيله اي به نام LBNP (Lower Body Negative Pressure)است که ساکشني براي کشيدن مايع بدني به سمت پايين و پاهااست که در زير کمر قرار مي گيرد.اين وسيله بايد به يک وسيله ي تمرين مانند چرخ ورزشي متصل شود.فضانورد بايد مدت 30 دقيقه در روز را با LBNP بگذراند تا سيستم چرخشي اي نزديک به شرايط زمين برايش فراهم شود.همچنين درست پيش از بازگشت به زمين براي جايگزيني مايع از دست رفته فضانورد حجم زيادي آب مي نوشد تا مانع از غش کردن در حالت ايستادن يا پياده شدن از شاتل شود.

ناسا و آژانس فضايي روسيه به اين نتيجه رسيده اند که بهترين راه براي جلوگيري از کاهش حجم استخوان ها و ماهيچه ها در فضا ورزش مستمر است.اين تمرينات باعث به کارگيري ماهيچه ها و مانع از زوال بافت آنها مي شود.همچنين با تحت فشار قرار دادن استخوان ها حالتي شبيه به وزن داشتن را شبيه سازي مي کنند.فضانورد تقريبا دو ساعت در هر روز را با وسايل مختلف ورزشي سپري مي کند و در طول تمرين بايد با کمربندهاي کششي به ماشين کاملا متصل باشد.

تحقيقات گسترده تري در زمينه با راه هاي مقابله با تغييرات بدن در طي مواجهه با بي وزني مورد نياز است.تحقيقاتي که بايد هم بر روي زمين و هم در فضاي خارج با استفاده از انسان ها و حيوانات صورت گيرد.نتايج به دست آمده از اين تحقيقات مي تواند هم در جهت حفظ سلامت فضانوردان و هم در جهت صاف کردن جاده اي به سوي اکتشافات فضايي طولاني مدت مانند سفر به مريخ ياري رسان باشد.