W kosmosie trzeba mocno trenować, by zachować formę. A najważniejszy mięsień i tak się kurczy

Gdy oglądamy zdjęcia astronautów z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej od razu rzuca się nam w oczy ich dziwny wygląd. Nogi są chude, głowy napuchnięte, a oczy mniejsze. To wszystko konsekwencja przebywania w stanie obniżonej grawitacji, która to jest bardzo istotnym czynnikiem wpływającym na funkcjonowanie ludzkiego organizmu i przepływ płynów, bardzo istotny z perspektywy naszego zdrowia.

Członkowie eksperycji 45 i 46 na pokładzie MSK. Pośrodku Scott Kelly

Astronauci dbają o kondycję poprzez ciągłe ćwiczenia na orbicie, a i tak po powrocie na Ziemię muszą adaptować się na nowo do podniesionej grawitacji. Osłabiony układ kostny wcale tego nie ułatwia. Z kolei lecąc na Marsa, nawet po wylądowaniu wciąż człowiek będzie funkcjonował przy innej niż na Ziemi sile ciążenia.

Scott Kelly po powrocie na Ziemię z MSK, transportowany śmigłowcem

Scott i Mark Kelly oraz ich prawie roczna misja - jednego na orbicie, drugiego na Ziemi

Jednym z najlepszych królików doświadczalnych, bo inaczej trudno określić osoby, które przebywały w kosmosie nie miesiąc, nie dwa, ale rok i więcej, jest Scott Kelly. Choć nie pobił on rekordu jednorazowej długości pobytu na orbicie Ziemi to badania jego organizmu dostarczyły najlepszych jak dotąd danych związanych z długotrwałą ekspozycją na niską grawitację.

Mark Kelly i Scott Kelly

Powód jest prosty. Scott ma brata bliźniaka, Marka, który pozostał na Ziemi. Po rocznym pobycie Scotta na Miedzynarodowej Stacji Kosmicznej, można było przeprowadzić dokładne badania porównawcze.

Danych zebrano tak wiele, że choć roczna (dokładnie 340 dni) misja Scotta Kelly’ego zakończyła się w marcu 2016 roku, wciąż dowiadujemy się nowych rzeczy. Najnowsze doniesienia dotyczą serca i jego rozmiaru.

Ćwiczenia pomagają zachować formę, ale masa jednego narządu i tak maleje

Pobyt na orbicie Ziemi przyczynił się do zmniejszenia się masy największej komory serca Scotta o 27%. Rozmiarowo oznaczało to zmianę średnicy dużej komory serca z 5,3 cm do około 4,6 cm.

Serce astronautów traci na wadze i rozmiarze nawet pomimo intensywnych ćwiczeń

Ten parametr po powrocie na Ziemię podobnie jak masa kostna dziś prawie powrócił do „normy”, ale fakt pozostaje faktem. Podobnie jak to, że organizm astronauty doskonale dostosował się do tej zmiany i nie zanotowano istotnie negatywnych konsekwencji mniejszej masy serca. Zarówno na orbicie jak i na Ziemi, a od powrotu z misji minęło już pięć lat. Jak wiemy ten najważniejszy w ludzkim organizmie organ ma do wykonania bardzo ważną robotę. Na Ziemi w ciągu dnia przepompowuje około 7500 litrów krwi. Ewolucja sprawiła, że ludzkie serce jest przystosowane do pracy przy pionowej postawie człowieka i ciążeniu takim jak na Ziemi.

Cwiczenia i pomiary masy mięśniowej na orbicie to jedno z zadań jakie mają do wykonania astronauci

Prowadzone są także eksperymenty, w których badane są próbki różnego typu tkanek powstałych z komórek macierzystych, w tym takich jak w mięśniu sercowym

Na Stacji Kosmicznej przy niższym ciążeniu, gdy pojęcie góra/doł traci znaczenie, serce nie musi męczyć się tak bardzo jak na Ziemi i to na pewno jedna z przyczyn pozytywnej adaptacji do warunków panujących w kosmosie. Trzeba jednak pamiętać, że pobyt na MSK nie zakładał jednego najważniejszego eksperymentu, o którym mówi się szczególnie w kontekście długotrwałych misji na inne planety, w tym na Marsa.

Lżejsze serce wystarczyło, bo nic złego się nie wydarzyło

Otóż Scott Kelly zachował formę dzięki ćwiczeniom, kilkudziesięciominutowym codziennym sesjom na rowerku, bieżni, ergometrze. Nie spotkało go także nic złego, co zmusiłoby organizm do poważnej walki. Nie złamał sobie nogi, nie miał innych wewnętrznych urazów, poważnie nie zachorował. Co nie oznacza, że zadnych testów nie przeprowadzano. Na przykład jednym z nich była aplikacja szczepionki przeciw grypie.

Scott Kelly aplikuje sobie szczepionkę przeciw grypie

Misja międzyplanetarna musi zakładać ewentualności poważniejsze niż przeziębienie, a wtedy serce musi pracować znacząco ponad normę. Dlatego lekarze choć pozytywnie wypowiadają się na temat formy Scotta po rocznym pobycie na MSK, nie są skłonni rozszerzać takiej diagnozy na wszelkie inne możliwe formy pobytu w kosmosie.

Zmiana masy i rozmiaru serca może być problemem w trakcie misji na Marsa

Dlatego obserwacje jakie poczyniono w przypadku Scotta Kelly’ego sa bardzo istotne dla naukowców, którzy są zaangażowani w projekt pierwszego załogowego lotu na Marsa. Ba, nawet długotrwały pobyt na Księżycu też należy brać pod uwagę, a często poruszane w literaturze s-f problemy z lotem na Ziemię osób urodzonych na Księżycu tym bardziej nabierają wartości.

Co ciekawe artykuł, w którym badacze dzielą się doniesieniami na temat serca Scotta Kelly'ego, porusza także inną ciekawą kwestię. Podobną utratę masy serca można zanotować u osób, które wcale nie poleciały na orbitę, ale funkcjonują długotrwale w warunkach przypominających lot w Kosmos.

Mamy tu na myśli pobyt w wodzie i próbę przepłynięcia Pacyfiku przez Benoita Lecomte. W 1998 roku pokonał on Atlantyk, a w 2018 roku podjął się pokonania wpław jeszcze większego akwenu wodnego. Przez 159 dni płynął po około 6 godzin dziennie co ostatecznie miało podobny wpływ na masę i rozmiar lewej komory serca jak pobyt w stanie nieważkości.

W trakcie misji na Marsa ważne będą ćwiczenia fizyczne. I to inne niż dotychczas

Wniosek z tych doświadczeń jest następujący. Nie każda forma aktywności fizycznej musi skutkować zwiększeniem masy serca. Ono dostosowuje się do warunków w jakich musi pracować, a pobyt na orbicie czy długotrwałe pływanie nie zmusza go wbrew pozorom do tak intensywnej pracy jak w pozycji stojącej przy ziemskiej grawitacji.

Scena z filmu Marsjanin - ćwiczenie na bieżni wspomagane przez sztucznie generowaną siłę ciążenia

Dlatego z pewnością astronauci, którzy podejmą się lotu na Marsa, będą zmuszeni do wykonywania innego zestawu ćwiczeń, niż ten, który obowiązuje obecnie na Stacji Kosmicznej. Takiego, który zmusi serce do jeszcze intensywniejszej pracy. Albo będą musieli pogodzić się z faktem, że powrót na Ziemię po bardzo długiej misji nie będzie wyłącznie przyjemnością.

Źródło: ahjournals, NASA, inf. własna

Więcej o lotach człowieka w Kosmos:

• Czym różni się para astronauta od astronauty? ESA szuka kandydatów
• 60 lat minęło, a my wciąż lądujemy na wodzie - o załogowych lotach w Kosmos
• Loty na orbitę to za mało - turystów kusi się teraz spacerem kosmicznym. Co to za spacer?