Chương trình “Chuyển động trong môi trường trọng lực thấp” (MoLo) mô phỏng lực hấp dẫn của mặt trăng – được gọi là hiện tượng giảm trọng lực – trên Trái đất để điều tra cách cơ thể con người thích nghi và một nhóm các chuyên gia y học vũ trụ tại Trung tâm Phi hành gia Châu Âu của ESA ở Cologne, Đức, đang điều tra cách nảy trên Mặt trăng có thể giúp duy trì và thậm chí phát triển xương và cơ bắp khỏe mạnh.
Nolan Herssens, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ và trưởng dự án giải thích: “Chúng tôi muốn tạo ra và mở rộng kiến thức về cách cơ thể con người phản ứng và thích nghi với tình trạng giảm trọng lực để chuẩn bị cho các phi hành gia thực hiện các sứ mệnh khám phá hành tinh trong tương lai”.
Nhảy để giữ thăng bằng
Nhưng làm thế nào bạn có thể mô phỏng lực hấp dẫn giảm trên Trái đất? Chương trình có nhiều giai đoạn, bắt đầu với một trục thông gió được tân trang lại trong cơ sở trên mặt đất của ESA “Đầu máy trên các hành tinh khác” ở Milan, Ý. Một cây cột dài 17 mét được gắn một sợi dây bungee, cho phép một người thực hiện cú nhảy thẳng đứng cao tới 6 mét trong điều kiện trọng lực mặt trăng mô phỏng, đồng thời để nhóm điều tra chuyển động và cơ chế sinh học của nó.
Giai đoạn thứ hai liên quan đến một chuyến bay parabol, một thao tác bay đặc biệt mô phỏng lực hấp dẫn của mặt trăng và giống như sao Hỏa, cho phép nhóm nghiên cứu tác động của tình trạng giảm trọng lực đối với sự cân bằng của con người.
“So với các bài tập nhảy ở Milan, chuyến bay “Hypo-G” ảnh hưởng đến tất cả các bộ phận cơ thể của chúng tôi như nhau, giống như trên Mặt trăng. Chúng tôi sẽ thực hiện các bài kiểm tra thăng bằng tiêu chuẩn để nghiên cứu sự khác biệt trong hệ thống sinh lý giúp chúng tôi duy trì sự cân bằng, ” Tobias Weber, kỹ sư vận hành khoa học và đồng giám sát giải thích.
Nếu nghiên cứu tiết lộ rằng sự cân bằng bị suy giảm do mức độ trọng lực giảm, thì những phát hiện này sẽ giúp xác định các biện pháp đối phó nhằm ngăn ngừa té ngã và các vấn đề về thăng bằng trên các địa hình trên mặt trăng và sau đó là sao hỏa.
Một bước nhảy nhỏ cho một phi hành gia
Trong một bước tiếp theo, các nhà nghiên cứu sẽ kiểm tra xem liệu việc nhảy với tải trọng thấp có thể được thực hiện trên Trạm Vũ trụ Quốc tế hay không, điều này về lâu dài có thể thúc đẩy sự phát triển của xương và cơ.
“Xương rất nhạy cảm với các lực cơ học và trên Trái đất, chúng ta tạo ra chúng thông qua việc đi bộ hàng ngày, điều này đủ để duy trì tính toàn vẹn của xương và cơ bắp của chúng ta. Trong điều kiện vi trọng lực, tất cả những điều này không còn nữa và chúng ta vẫn chưa biết liệu lực hấp dẫn của mặt trăng có đủ để duy trì tính toàn vẹn của cơ xương hay không,” Tobias giải thích.
“Nhảy sẽ bổ sung một bài tập rất hiệu quả và đơn giản để giúp các phi hành gia giảm thiểu hoặc thậm chí ngăn chặn tình trạng mất điều kiện sinh lý. Các thành viên phi hành đoàn cũng có thể cần phục hồi chức năng ngắn hơn sau nhiệm vụ của họ so với những người tiếp xúc với trọng lực vi mô vĩnh viễn,” ông nói thêm.
Theo nhóm nghiên cứu, có khả năng không cần thiết bị tập thể dục bổ sung nếu các phi hành gia sống trong môi trường sống trên mặt trăng. “Trái ngược với Trạm vũ trụ, các phi hành gia có thể đi lại trên bề mặt mặt trăng. Vì vậy, họ đã có một số hình thức tập thể dục bằng cách thực hiện các hoạt động ngoài trời (EVA) hoặc các công việc hàng ngày. David Green, đồng giám sát viên của Trung tâm Phi hành gia Châu Âu và Đại học King’s College London cho biết, việc nhảy tối đa có kiểm soát có thể là một cách để bổ sung EVA này mà không yêu cầu bất kỳ thiết bị bổ sung nào.
mặt trăng phía trước
Khu vực giường thử nghiệm regolith ESA-DLR LUNA
Để thử nghiệm thêm trên Trái đất, nhóm đang tham gia phát triển một hệ thống giảm tải cho Trái đất. ESA-DLR LUNA cơ sở, bao gồm một hệ thống treo thẳng đứng có thể treo đồng thời hai người để mô phỏng một chuyến đi bộ ngoài không gian trên địa hình mặt trăng.
Với dự án tiên phong này, nhóm đang mở rộng và tổng hợp kiến thức tại các tổ chức nghiên cứu trên khắp châu Âu đang nghiên cứu tác động của tình trạng giảm trọng lực đối với cơ thể con người.
“Đây là một lĩnh vực chưa được khám phá và khoa học ứng dụng thực sự. Bất cứ điều gì chúng tôi phát hiện ra rất có thể sẽ có tác động đến sự phát triển của các biện pháp đối phó và môi trường sống trong không gian. Tôi đặc biệt vui mừng khi thấy sự chuyển đổi từ quỹ đạo Trái đất tầm thấp sang thám hiểm không gian sâu,” Tobias nói.
“Có rất nhiều việc phải làm để chuẩn bị cho việc cư trú lâu dài trên bề mặt mặt trăng – đặc biệt là công thái học của cuộc sống trên mặt trăng. Các phi hành đoàn Apollo ra vào tàu đổ bộ trong bộ đồ EVA của họ. Đi bộ và di chuyển trong trọng lực của mặt trăng không có bộ đồ EVA là điều mà nhân loại chưa bao giờ làm nên chúng ta không biết chuyển động ‘bình thường’ của mặt trăng là gì – điều quan trọng để tối ưu hóa bộ đồ EVA mà còn để xác định chiều cao trần nhà và kho chứa, thậm chí cả những thứ như cầu thang mặt trăng cho thời điểm chúng ta bắt đầu xây dựng ‘những ngôi nhà’ trên bề mặt,” David nói thêm.
Với nền tảng về vật lý trị liệu và phục hồi chức năng thần kinh, Nolan rất vui mừng khi thấy những lợi ích của y học trên mặt đất: “Kết quả của các nghiên cứu sẽ có tác động trực tiếp đến các chuyến du hành vũ trụ và bất kỳ tiến bộ nào chúng tôi đạt được để đưa loài người vào không gian cũng có thể có khả năng được dịch sang lĩnh vực y tế trên Trái đất, chẳng hạn như sử dụng các hệ thống giảm tải trọng lượng cơ thể cho các quá trình phục hồi chức năng sau đột quỵ hoặc phẫu thuật.”
Các đối tác tham gia Nghiên cứu Phong trào trong môi trường trọng lực thấp tại Milan:
Nhóm Y học Không gian của ESA
- Tiến sĩ Tobias Weber
- Tiến sĩ David A Green
- Tiến sĩ Nolan Herssens
Trung tâm hàng không vũ trụ Đức DLR
- GS.TS Jörn Rittweger
Đại học tắm
- GS.TS Dario Cazzola
- GS.TS Steffi Colyer
- Tiến sĩ James Cowburn
Đại học Milano
- GS.TS Alberto E. Minetti
- Tiến sĩ Gaspare Pavei
- Bác sĩ Francesco Luciano
Đại học thể thao Đức Cologne
Đại học Khoa học Ứng dụng Aachen
- GS.TS Kirsten Albracht
- ThS. Verena Schüngel