Wirkung der Raumfahrt auf den menschlichen Körper

Viele der Umweltbedingungen, die Menschen während der Raumfahrt erleben, unterscheiden sich stark von denen, unter denen sich Menschen entwickelt haben; Technologien wie die eines Raumschiffs oder Raumanzugs können jedoch Menschen vor den härtesten Bedingungen schützen. Der unmittelbare Bedarf an atmungsaktiver Luft und trinkbarem Wasser wird durch ein Lebenserhaltungssystem gedeckt, eine Gruppe von Geräten, die es Menschen ermöglichen, im Weltraum zu überleben. Das Lebenserhaltungssystem liefert Luft, Wasser und Nahrung., Es muss auch Temperatur und Druck in akzeptablen Grenzen halten und mit den Abfallprodukten des Körpers umgehen. Eine Abschirmung vor schädlichen äußeren Einflüssen wie Strahlung und Mikrometeoriten ist ebenfalls erforderlich.

Einige Gefahren sind schwer zu mildern,wie Schwerelosigkeit, die auch als Schwerelosigkeit definiert ist. Das Leben in dieser Art von Umgebung beeinflusst den Körper auf drei wichtige Arten: Verlust der Propriozeption, Veränderungen der Flüssigkeitsverteilung und Verschlechterung des Bewegungsapparates.,

Am 2. November 2017 berichteten Wissenschaftler, dass bei Astronauten, die aufgrund von MRT-Studien Reisen in den Weltraum unternommen haben, signifikante Veränderungen in der Position und Struktur des Gehirns festgestellt wurden. Astronauten, die längere Raumfahrten unternahmen, waren mit größeren Gehirnveränderungen verbunden.

Im Oktober 2018 fanden NASA-finanzierte Forscher heraus, dass lange Reisen in den Weltraum, einschließlich Reisen zum Planeten Mars, das Magen-Darm-Gewebe von Astronauten erheblich schädigen können., Die Studien unterstützen frühere Arbeiten, bei denen festgestellt wurde, dass solche Reisen das Gehirn von Astronauten erheblich schädigen und vorzeitig altern können.

Im März 2019 berichtete die NASA, dass latente Viren beim Menschen während Weltraummissionen aktiviert werden könnten, was Astronauten in zukünftigen Weltraummissionen möglicherweise ein höheres Risiko darstellt.

Forschungedit

Weltraummedizin ist eine sich entwickelnde medizinische Praxis, die die Gesundheit von im Weltraum lebenden Astronauten untersucht., Der Hauptzweck dieses akademischen Strebens ist es herauszufinden, wie gut und wie lange Menschen die extremen Bedingungen im Weltraum überleben können und wie schnell sie sich nach ihrer Rückkehr aus dem Weltraum wieder an die Erdumgebung anpassen können. Die Weltraummedizin versucht auch, präventive und palliative Maßnahmen zu entwickeln, um das Leiden zu lindern, das durch das Leben in einer Umgebung verursacht wird, an die der Mensch nicht gut angepasst ist.

Aufstieg und Wiedereinstiegedit

Während des Starts und Wiedereintritts können Weltraumreisende mehrmals normale Schwerkraft erfahren., Eine untrainierte Person kann normalerweise etwa 3g standhalten, kann aber bei 4 bis 6g verdunkeln. G-Kraft in vertikaler Richtung ist schwieriger zu tolerieren als eine Kraft senkrecht zur Wirbelsäule, da Blut vom Gehirn und den Augen wegfließt. Zuerst erfährt die Person einen vorübergehenden Sehverlust und verliert dann bei höheren g-Kräften das Bewusstsein. G-Krafttraining und ein G-Anzug, der den Körper einengt, um mehr Blut im Kopf zu halten, können die Auswirkungen mildern. Die meisten Raumfahrzeuge sind so konzipiert, g-Kräfte in komfortablen Grenzen zu halten.,

Raumumgebungenedit

Die Umgebung des Weltraums ist ohne angemessenen Schutz tödlich: Die größte Bedrohung im Vakuum des Weltraums ergibt sich aus dem Mangel an Sauerstoff und Druck, obwohl auch Temperatur und Strahlung Risiken darstellen. Die Auswirkungen der Weltraumexposition können zu Ebullismus, Hypoxie, Hypokapnie und Dekompressionskrankheit führen. Zusätzlich zu diesen gibt es auch zelluläre Mutationen und Zerstörung durch energiereiche Photonen und subatomare Teilchen, die in der Umgebung vorhanden sind., Die Dekompression ist ein ernstes Problem bei den Außerfahrzeug-Aktivitäten (EVAs) von Astronauten. Aktuelle WWU-Entwürfe berücksichtigen diese und andere Fragen und haben sich im Laufe der Zeit weiterentwickelt. Eine zentrale Herausforderung waren die konkurrierenden Interessen der Erhöhung der Astronautenmobilität (die durch Hochdruckemus verringert wird, analog zu der Schwierigkeit, einen aufgeblasenen Ballon relativ zu einem entleerten Ballon zu verformen) und der Minimierung des Dekompressionsrisikos. Die Ermittler haben in Betracht gezogen, eine separate Kopfeinheit auf den regulären 71 kPa (10.3 psi) Kabinendruck unter Druck zu setzen, im Gegensatz zum aktuellen Gesamtdruck von 29.,6 kPa (4,3 psi). Bei einer solchen Konstruktion könnte eine mechanische Druckbeaufschlagung des Rumpfes erreicht werden, wodurch eine mit einer pneumatischen Druckbeaufschlagung verbundene Mobilitätsreduzierung vermieden wird.

VacuumEdit

Die menschliche Physiologie ist an das Leben in der Erdatmosphäre angepasst, und in der Luft, die wir atmen, wird eine bestimmte Menge Sauerstoff benötigt. Wenn der Körper nicht genug Sauerstoff bekommt, besteht für den Astronauten die Gefahr, bewusstlos zu werden und an Hypoxie zu sterben. Im Vakuum des Weltraums setzt sich der Gasaustausch in der Lunge normal fort, führt jedoch zur Entfernung aller Gase, einschließlich Sauerstoff, aus dem Blutkreislauf. Nach 9 bis 12 Sekunden erreicht das desoxygierte Blut das Gehirn und führt zum Bewusstseinsverlust., Es ist unwahrscheinlich, dass eine Exposition gegenüber Vakuum für bis zu 30 Sekunden dauerhafte körperliche Schäden verursacht. Tierversuche zeigen, dass eine schnelle und vollständige Genesung bei Expositionen, die kürzer als 90 Sekunden sind, normal ist, während längere Ganzkörperexpositionen tödlich sind und die Reanimation nie erfolgreich war. Es gibt nur eine begrenzte Menge an Daten aus menschlichen Unfällen, die jedoch mit Tierdaten übereinstimmen. Gliedmaßen können viel länger ausgesetzt sein, wenn die Atmung nicht beeinträchtigt ist.,

Im Dezember 1966 nahm der Luft-und Raumfahrtingenieur und Testperson Jim LeBlanc von der NASA an einem Test teil, um zu sehen, wie gut ein Prototyp eines unter Druck stehenden Raumanzugs unter Vakuumbedingungen funktionieren würde. Um die Auswirkungen des Weltraums zu simulieren, baute die NASA eine massive Vakuumkammer, aus der die gesamte Luft gepumpt werden konnte. Irgendwann während des Tests löste sich LeBlancs Druckschlauch vom Raumanzug. Obwohl dies dazu führte, dass sein Anzugdruck von 3.8 psi (26.2 kPa) auf 0.1 psi (0.,7 kPa) in weniger als 10 Sekunden blieb LeBlanc etwa 14 Sekunden bei Bewusstsein, bevor er aufgrund von Hypoxie das Bewusstsein verlor; Der viel niedrigere Druck außerhalb des Körpers verursacht eine schnelle Sauerstoffentsaugung des Blutes. „Als ich rückwärts stolperte, konnte ich spüren, wie der Speichel auf meiner Zunge sprudelte, kurz bevor ich bewusstlos wurde, und das ist das Letzte, woran ich mich erinnere“, erinnert sich LeBlanc. Die Kammer wurde schnell unter Druck gesetzt und LeBlanc erhielt 25 Sekunden später Notsauerstoff. Er erholte sich fast sofort mit nur Ohrenschmerzen und ohne bleibende Schäden.,

Ein weiterer Effekt eines Vakuums ist ein Zustand namens Ebullismus, der aus der Bildung von Blasen in Körperflüssigkeiten aufgrund eines verringerten Umgebungsdrucks resultiert, der Dampf kann den Körper auf das Doppelte seiner normalen Größe aufblähen und die Durchblutung verlangsamen, aber Gewebe sind elastisch und porös genug, um einen Bruch zu verhindern. Technisch gesehen wird davon ausgegangen, dass der Ebullismus in einer Höhe von etwa 19 Kilometern (12 mi) oder Drücken von weniger als 6,3 kPa (47 mm Hg) beginnt, die als Armstrong-Grenze bekannt sind. Experimente mit anderen Tieren haben eine Reihe von Symptomen aufgedeckt, die auch für den Menschen gelten könnten., Am wenigsten schwerwiegend ist das Einfrieren von Körpersekreten aufgrund von Verdunstungskühlung. Schwere Symptome wie Sauerstoffverlust im Gewebe, gefolgt von Kreislaufversagen und schlaffer Lähmung würden in etwa 30 Sekunden auftreten. Die Lunge kollabiert dabei ebenfalls, setzt jedoch weiterhin Wasserdampf frei, der zu Abkühlung und Eisbildung in den Atemwegen führt. Eine grobe Schätzung ist, dass ein Mensch etwa 90 Sekunden Zeit hat, um wieder komprimiert zu werden, woraufhin der Tod unvermeidlich sein kann., Schwellungen von Ebullismus können durch Eindämmung in einem Fluganzug reduziert werden, die notwendig sind, um Ebullismus über 19 km zu verhindern. Während des Space Shuttle-Programms trugen Astronauten ein angepasstes elastisches Kleidungsstück, das als Crew Altitude Protection Suit (CAPS) bezeichnet wurde und Ebullismus bei Drücken von nur 2 kPa (15 mm Hg) verhinderte.

Die einzigen Menschen, von denen bekannt ist, dass sie im Weltraum Vakuum ausgesetzt waren, sind die drei Besatzungsmitglieder der Raumsonde Sojus 11; Vladislav Volkov, Georgi Dobrovolski und Viktor Patsayev., Juni 1971 öffnete sich unerwartet in einer Höhe von 168 Kilometern (551.000 ft) ein Druckausgleichsventil im Abstiegsmodul des Raumfahrzeugs, was zu einer schnellen Druckentlastung und dem anschließenden Tod der gesamten Besatzung führte.

Temperaturedit

Im Vakuum gibt es kein Medium zum Entfernen von Wärme aus dem Körper durch Leitung oder Konvektion. Der Wärmeverlust erfolgt durch Strahlung von der 310 K-Temperatur einer Person auf die 3 K des Weltraums. Dies ist ein langsamer Prozess, besonders bei einer bekleideten Person, so dass keine Gefahr besteht, sofort einzufrieren., Eine schnelle Verdunstungskühlung der Hautfeuchtigkeit im Vakuum kann Frost verursachen, insbesondere im Mund, aber dies ist keine signifikante Gefahr.

Die Exposition gegenüber der intensiven Strahlung von direktem, ungefiltertem Sonnenlicht würde zu lokaler Erwärmung führen, obwohl dies wahrscheinlich durch die Leitfähigkeit und den Blutkreislauf des Körpers gut verteilt wäre. Andere Sonneneinstrahlung, insbesondere ultraviolette Strahlen, können jedoch schweren Sonnenbrand verursachen.,

RadiationEdit

Ohne den Schutz der Erdatmosphäre und der Magnetosphäre sind Astronauten hohen Strahlungswerten ausgesetzt. Hohe Strahlungsschäden Lymphozyten, Zellen, die stark an der Aufrechterhaltung des Immunsystems beteiligt sind; Dieser Schaden trägt zur verminderten Immunität der Astronauten bei., Strahlung wurde kürzlich auch mit einer höheren Inzidenz von Katarakten bei Astronauten in Verbindung gebracht. Außerhalb des Schutzes der niedrigen Erdumlaufbahn stellen galaktische kosmische Strahlen die menschliche Raumfahrt vor weitere Herausforderungen, da die Gesundheitsbedrohung durch kosmische Strahlen die Krebsgefahr über ein Jahrzehnt oder länger erheblich erhöht. Eine von der NASA unterstützte Studie berichtete, dass Strahlung das Gehirn von Astronauten schädigen und den Ausbruch der Alzheimer-Krankheit beschleunigen kann. Solar Flare Ereignisse (obwohl selten) können eine tödliche Strahlungsdosis in Minuten geben., Es wird angenommen, dass Schutzabschirmung und Schutzmittel letztendlich die Risiken auf ein akzeptables Niveau senken können.

Die Besatzung der Internationalen Raumstation (ISS) ist durch das Magnetfeld der Erde teilweise vor der Weltraumumgebung geschützt, da die Magnetosphäre den Sonnenwind um die Erde und die ISS ablenkt. Trotzdem sind Sonneneruptionen stark genug, um sich zu verziehen und in die magnetische Abwehr einzudringen, und stellen daher immer noch eine Gefahr für die Besatzung dar. Die Besatzung der Expedition 10 suchte 2005 vorsorglich in einem stärker abgeschirmten Teil der Station Schutz., Über den begrenzten Schutz der Magnetosphäre der Erde hinaus sind interplanetare menschliche Missionen jedoch viel anfälliger. Lawrence Townsend von der University of Tennessee und andere haben die stärkste Sonneneruption untersucht, die jemals aufgezeichnet wurde. Strahlendosen, die Astronauten von einer Fackel dieser Größenordnung erhalten würden, könnten akute Strahlenkrankheit und möglicherweise sogar den Tod verursachen.,

Es gibt wissenschaftliche Bedenken, dass eine ausgedehnte Raumfahrt die Fähigkeit des Körpers, sich vor Krankheiten zu schützen, verlangsamen könnte. Strahlung kann in lebendes Gewebe eindringen und sowohl kurz-als auch langfristige Schäden an den Knochenmarkstammzellen verursachen, die das Blut und das Immunsystem bilden., Insbesondere verursacht es „Chromosomenaberrationen“ in Lymphozyten. Da diese Zellen für das Immunsystem von zentraler Bedeutung sind, schwächt jede Schädigung das Immunsystem, was bedeutet, dass neben der erhöhten Anfälligkeit für neue Expositionen auch bereits im Körper vorhandene Viren—die normalerweise unterdrückt würden—aktiv werden. Im Weltraum sind T-Zellen (eine Form von Lymphozyten) weniger in der Lage, sich richtig zu vermehren, und die T-Zellen, die sich vermehren, sind weniger in der Lage, Infektionen abzuwehren., Im Laufe der Zeit führt Immunschwäche zu einer raschen Ausbreitung der Infektion unter den Besatzungsmitgliedern, insbesondere in den engen Bereichen von Raumfahrtsystemen.Mai 2013 berichteten die NASA-Wissenschaftler, dass eine mögliche menschliche Mission zum Mars ein großes Strahlungsrisiko beinhalten kann, basierend auf der Menge an energetischer Teilchenstrahlung, die das RAD im Mars Science Laboratory auf Reisen von der Erde zum Mars in 2011-2012 entdeckt hat.,

Im September 2017 berichtete die NASA, dass die Strahlungswerte auf der Oberfläche des Planeten Mars vorübergehend verdoppelt wurden und aufgrund eines massiven und unerwarteten Sonnensturms in der Mitte mit einer Aurora in Verbindung gebracht wurden des Monats.

Schwerelosigkeit >

Nach dem Aufkommen von Raumstationen, die für längere Zeit bewohnt werden können, hat sich gezeigt, dass die Exposition gegenüber Schwerelosigkeit schädliche Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit hat. Der Mensch ist gut an die physischen Bedingungen an der Erdoberfläche angepasst, und als Reaktion auf Schwerelosigkeit beginnen sich verschiedene physiologische Systeme zu verändern und in einigen Fällen zu verkümmern. Obwohl diese Veränderungen normalerweise vorübergehend sind, haben einige langfristige Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit.,

Eine kurzfristige Exposition gegenüber Schwerelosigkeit verursacht ein Raumanpassungssyndrom, eine selbstlimitierende Übelkeit, die durch eine Störung des Vestibularsystems verursacht wird. Langfristige Exposition verursacht mehrere Gesundheitsprobleme, einer der wichtigsten ist der Verlust von Knochen – und Muskelmasse. Im Laufe der Zeit können diese Dekonditionierungseffekte die Leistung der Astronauten beeinträchtigen, ihr Verletzungsrisiko erhöhen, ihre aerobe Kapazität verringern und ihr Herz-Kreislauf-System verlangsamen., Da der menschliche Körper hauptsächlich aus Flüssigkeiten besteht, neigt die Schwerkraft dazu, sie in die untere Körperhälfte zu zwingen, und unser Körper hat viele Systeme, um diese Situation auszugleichen. Wenn diese Systeme von der Schwerkraft befreit werden, arbeiten sie weiter und verursachen eine allgemeine Umverteilung von Flüssigkeiten in die obere Körperhälfte. Dies ist die Ursache für die runde „Schwellung“bei Astronauten. Die Umverteilung von Flüssigkeiten um den Körper selbst verursacht Gleichgewichtsstörungen, Sehstörungen und einen Verlust von Geschmack und Geruch.,

Ein Space Shuttle-Experiment aus dem Jahr 2006 ergab, dass Salmonella typhimurium, ein Bakterium, das eine Lebensmittelvergiftung verursachen kann, virulenter wurde, wenn es im Weltraum kultiviert wurde. April 2013 berichteten Wissenschaftler des von der NASA finanzierten Rensselaer Polytechnic Institute, dass sich Mikroben während der Raumfahrt auf der Internationalen Raumstation auf eine Weise an die Weltraumumgebung anzupassen scheinen, die „auf der Erde nicht beobachtet wird“ und auf eine Weise, die „zu Wachstum und Virulenz führen kann“. In jüngerer Zeit, im Jahr 2017, wurde festgestellt, dass Bakterien resistenter gegen Antibiotika sind und in der nahen Schwerelosigkeit des Weltraums gedeihen., Mikroorganismen wurden beobachtet, um das Vakuum des Weltraums zu überleben.

Motion sicknessEdit

Das häufigste Problem beim Menschen in den ersten Stunden der Schwerelosigkeit ist das Space adaptation Syndrome oder SAS, das allgemein als Space Sickness bezeichnet wird. Es ist mit Reisekrankheit verbunden und entsteht, wenn sich das vestibuläre System an die Schwerelosigkeit anpasst., Symptome von SAS sind Übelkeit und Erbrechen, Schwindel, Kopfschmerzen, Lethargie und allgemeines Unwohlsein. Der erste Fall von SAS wurde 1961 vom Kosmonauten Gherman Titov gemeldet. Seitdem leiden etwa 45% aller Menschen, die im Weltraum geflogen sind, an dieser Erkrankung.,

Knochen-und Muskelverschlechterungedit

Ein Haupteffekt der langfristigen Schwerelosigkeit ist der Verlust von Knochen-und Muskelmasse. Ohne die Auswirkungen der Schwerkraft ist die Skelettmuskulatur nicht mehr erforderlich, um die Körperhaltung aufrechtzuerhalten, und die Muskelgruppen, die bei der Bewegung in einer schwerelosen Umgebung verwendet werden, unterscheiden sich von denen, die bei der Fortbewegung auf dem Land erforderlich sind., In einer schwerelosen Umgebung legen Astronauten fast kein Gewicht auf die Rücken – oder Beinmuskulatur, die zum Aufstehen verwendet wird. Diese Muskeln beginnen dann zu schwächen und werden schließlich kleiner. Folglich verkümmern einige Muskeln schnell und ohne regelmäßige Bewegung können Astronauten in nur 5 bis 11 Tagen bis zu 20% ihrer Muskelmasse verlieren. Auch die Muskelfasertypen verändern sich. Langsame zuckende Ausdauerfasern, die zur Aufrechterhaltung der Körperhaltung verwendet werden, werden durch schnell zuckende, sich schnell zusammenziehende Fasern ersetzt, die für schwere Arbeit nicht ausreichen., Fortschritte in der Forschung zu Bewegung, Hormonpräparaten und Medikamenten können zur Aufrechterhaltung von Muskel-und Körpermasse beitragen.

Der Knochenstoffwechsel ändert sich ebenfalls. Normalerweise wird der Knochen in Richtung mechanischer Belastung gelegt. In einer Mikrogravitationsumgebung gibt es jedoch sehr wenig mechanische Beanspruchung. Dies führt zu einem Verlust von Knochengewebe von etwa 1,5% pro Monat, insbesondere von den unteren Wirbeln, Hüfte und Femur., Aufgrund der Schwerelosigkeit und der verringerten Belastung der Knochen steigt der Knochenverlust schnell an, von 3% kortikalem Knochenverlust pro Jahrzehnt auf etwa 1% jeden Monat ist der Körper bei einem ansonsten gesunden Erwachsenen der Schwerelosigkeit ausgesetzt. Die schnelle Veränderung der Knochendichte ist dramatisch, wodurch Knochen gebrechlich werden und Symptome auftreten, die denen von Osteoporose ähneln. Auf der Erde werden die Knochen ständig durch ein ausgewogenes System, bei dem Osteoblasten und Osteoklasten signalisiert werden, vergossen und regeneriert., Diese Systeme sind gekoppelt, so dass bei jedem Knochenabbau neu gebildete Schichten ihren Platz einnehmen—beides sollte bei einem gesunden Erwachsenen nicht ohne den anderen passieren. Im Weltraum nimmt jedoch die Osteoklastenaktivität aufgrund der Schwerelosigkeit zu. Dies ist ein Problem, da Osteoklasten die Knochen in Mineralien zerlegen, die vom Körper resorbiert werden. Osteoblasten sind bei den Osteoklasten nicht nacheinander aktiv, wodurch der Knochen ohne Genesung ständig vermindert wird., Diese Zunahme der Osteoklastenaktivität wurde insbesondere im Beckenbereich beobachtet, da dies der Bereich ist, der die größte Last mit der vorhandenen Schwerkraft trägt. Eine Studie zeigte, dass bei gesunden Mäusen das Auftreten von Osteoklasten um 197% zunahm, begleitet von einer Abwärtsregulation von Osteoblasten und Wachstumsfaktoren, von denen bekannt ist, dass sie bei der Bildung neuer Knochen helfen, nach nur sechzehn Tagen Exposition gegenüber Schwerelosigkeit. Erhöhte Blutkalziumspiegel aus dem verlorenen Knochen führen zu einer gefährlichen Verkalkung der Weichteile und einer möglichen Nierensteinbildung., Es ist noch unbekannt, ob sich der Knochen vollständig erholt. Im Gegensatz zu Menschen mit Osteoporose gewinnen Astronauten schließlich ihre Knochendichte zurück. Nach einer 3-4-monatigen Reise in den Weltraum dauert es etwa 2-3 Jahre, um die verlorene Knochendichte wiederzugewinnen. Neue Techniken werden entwickelt, um Astronauten zu helfen, sich schneller zu erholen. Die Forschung zu Ernährung, Bewegung und Medikamenten kann das Potenzial haben, den Prozess des Wachstums neuer Knochen zu unterstützen.,

Um einige dieser nachteiligen physiologischen Auswirkungen zu vermeiden, ist die ISS mit zwei Laufbändern (einschließlich COLBERT) und dem aRED (Advanced Resistive Exercise Device) ausgestattet, die verschiedene Gewichthebungsübungen ermöglichen, die Muskeln aufbauen, aber nichts für die Knochendichte tun, und ein stationäres Fahrrad; Jeder Astronaut verbringt mindestens zwei Stunden pro Tag damit, an der Ausrüstung zu trainieren. Astronauten verwenden Bungee-Schnüre, um sich auf das Laufband zu schnallen., Astronauten, die langen Schwerelosigkeitsperioden ausgesetzt sind, tragen Hosen mit Gummibändern, die zwischen Bund und Manschetten befestigt sind, um die Beinknochen zu komprimieren und Osteopenie zu reduzieren.

Derzeit nutzt die NASA fortschrittliche Computerwerkzeuge, um zu verstehen, wie sie der Knochen-und Muskelatrophie, die Astronauten in Schwerelosigkeitsumgebungen über längere Zeiträume erfahren, am besten entgegenwirken können. Das Human Health Countermeasures Element des Human Research Program charterte das Digital Astronaut Project, um gezielte Fragen zu Übungs-Gegenmaßregelungen zu untersuchen., Die NASA konzentriert sich auf die Integration eines Modells des Advanced Resistive Exercise Device (ARED), das sich derzeit an Bord der Internationalen Raumstation befindet, mit OpenSim-Muskel-Skelett-Modellen von Menschen, die mit dem Gerät trainieren. Das Ziel dieser Arbeit ist es, die inverse Dynamik zu nutzen, um Gelenkmomente und Muskelkräfte zu schätzen, die sich aus der Verwendung des ARED ergeben, und so Übungsschemata für die Astronauten genauer zu verschreiben., Diese Gelenkmomente und Muskelkräfte könnten in Verbindung mit grundlegenderen Computersimulationen des Knochenumbaus und der Muskelanpassung verwendet werden, um die Endeffekte solcher Gegenmaßnahmen vollständiger zu modellieren und festzustellen, ob ein vorgeschlagenes Übungsregime ausreichen würde, um die Gesundheit des Astronauten-Bewegungsapparates aufrechtzuerhalten.

Fluid redistributionEdit

Im Weltraum verlieren Astronauten Flüssigkeitsvolumen-einschließlich bis zu 22% ihres Blutvolumens., Da es weniger Blut zu pumpen hat, verkümmert das Herz. Ein geschwächtes Herz führt zu niedrigem Blutdruck und kann zu einem Problem mit der „orthostatischen Toleranz“ oder der Fähigkeit des Körpers führen, genügend Sauerstoff an das Gehirn zu senden, ohne dass der Astronaut ohnmächtig wird oder schwindelig wird. „Unter den Auswirkungen der Schwerkraft der Erde werden Blut und andere Körperflüssigkeiten in Richtung des Unterkörpers gezogen. Wenn die Schwerkraft während der Weltraumforschung weggenommen oder reduziert wird, neigt das Blut dazu, sich stattdessen im Oberkörper zu sammeln, was zu Gesichtsödemen und anderen unerwünschten Nebenwirkungen führt., Nach der Rückkehr zur Erde beginnt sich das Blut wieder in den unteren Extremitäten zu sammeln, was zu einer orthostatischen Hypotonie führt.“

Disruption of sensesEdit

VisionEdit

Im Jahr 2013 veröffentlichte die NASA eine Studie, in der Veränderungen der Augen und des Sehvermögens von Affen mit Raumlichtern festgestellt wurden, die länger als 6 Monate dauern. Zu den festgestellten Veränderungen gehörten eine Abflachung des Augapfels und Veränderungen der Netzhaut. Das Auge des Raumreisenden kann nach zu viel Zeit im Weltraum verschwommen werden. Ein weiterer Effekt ist bekannt als kosmische Strahl visuelle Phänomene.

…, NASA-Umfrage unter 300 männlichen und weiblichen Astronauten, etwa 23 Prozent der Kurzflug-und 49 Prozent der Langflug-Astronauten gaben an, während ihrer Missionen Probleme mit Nah-und Fernsicht gehabt zu haben. Auch hier bestanden für manche Menschen Sehprobleme jahrelang danach.

– NASA

Da sich Staub nicht in der Schwerelosigkeit absetzen kann, können kleine Stücke abgestorbener Haut oder Metall in das Auge gelangen und Reizungen verursachen und das Infektionsrisiko erhöhen.,

Lange Raumlichter können auch die Augenbewegungen eines Raumreisenden verändern (insbesondere den vestibulookularen Reflex).

Intrakranieller Druckedit

Da Schwerelosigkeit die Flüssigkeitsmenge im oberen Teil des Körpers erhöht, erfahren Astronauten einen erhöhten intrakraniellen Druck. Dies scheint den Druck auf den Rücken der Augäpfel zu erhöhen, ihre Form zu beeinflussen und den Sehnerv leicht zu quetschen., Dieser Effekt wurde 2012 in einer Studie mit MRT-Scans von Astronauten festgestellt, die nach mindestens einem Monat im Weltraum zur Erde zurückgekehrt waren. Solche Sehprobleme könnten ein großes Problem für zukünftige Weltraumflugmissionen sein, einschließlich einer Besatzungsmission auf dem Planeten Mars.

Wenn tatsächlich erhöhter intrakranieller Druck die Ursache ist, könnte künstliche Schwerkraft eine Lösung darstellen, wie dies für viele menschliche Gesundheitsrisiken im Weltraum der Fall wäre. Solche künstlichen Gravitationssysteme müssen jedoch noch nachgewiesen werden., Selbst bei hochentwickelter künstlicher Schwerkraft kann ein Zustand relativer Schwerelosigkeit bestehen bleiben, dessen Risiken unbekannt bleiben.

TasteEdit

Ein Effekt der Schwerelosigkeit auf den Menschen ist, dass einige Astronauten im Weltraum von einer Veränderung ihres Geschmackssinns berichten., Einige Astronauten stellen fest, dass ihr Essen langweilig ist, andere finden, dass ihre Lieblingsspeisen nicht mehr so gut schmecken (einer, der Kaffee genoss, mochte den Geschmack auf einer Mission so sehr, dass er ihn nach seiner Rückkehr auf die Erde nicht mehr trank); Einige Astronauten genießen es, bestimmte Lebensmittel zu essen, die sie normalerweise nicht essen würden, und einige erleben keinerlei Veränderung. Mehrere Tests haben die Ursache nicht identifiziert, und es wurden mehrere Theorien vorgeschlagen, einschließlich der Verschlechterung von Lebensmitteln und psychologischen Veränderungen wie Langeweile. Astronauten wählen oft stark schmeckendes Essen, um den Geschmacksverlust zu bekämpfen.,

Zusätzliche physiologische Effektedit

Innerhalb eines Monats erstreckt sich das menschliche Skelett vollständig in Schwerelosigkeit, wodurch die Höhe um einen Zoll zunimmt. Nach zwei Monaten häuten sich Schwielen an den Fußböden und fallen aus Mangel an Gebrauch ab und hinterlassen weiche neue Haut. Spitzen der Füße werden dagegen roh und schmerzhaft empfindlich, da sie an den Handläufen reiben, in die Füße für Stabilität eingehakt werden. Tränen können beim Weinen nicht vergossen werden, da sie zu einem Ball zusammenkleben., In der Schwerelosigkeit dringen Gerüche schnell in die Umgebung ein, und die NASA fand in einem Test heraus, dass der Geruch von Sahne Sherry den Würgereflex auslöste. Verschiedene andere körperliche Beschwerden wie Rücken-und Bauchschmerzen sind häufig aufgrund der Neueinstellung der Schwerkraft, wo es im Raum keine Schwerkraft gab und diese Muskeln sich frei dehnen konnten. Diese können Teil des Asthenisierungssyndroms sein, das von Kosmonauten berichtet wird, die über einen längeren Zeitraum im Weltraum leben, aber von Astronauten als anekdotisch angesehen werden. Müdigkeit, Lustlosigkeit und psychosomatische Sorgen sind ebenfalls Teil des Syndroms., Die Daten sind nicht schlüssig; Das Syndrom scheint jedoch als Manifestation des inneren und äußeren Stresses zu existieren, dem sich die Besatzungen im Weltraum stellen müssen.