Astronaut Edward T. Lu övar på cykelergometern med vibrationsisoleringssystem (CEVIS) i Destiny -laboratoriet på International Space Station (ISS). Varför tränar astronauter ombord på ISS hela tiden? Se fler astronautbilder. Bild med tillstånd av NASA När människor på jorden bestämmer sig för att börja träna, de gör det av flera skäl. Vi tränar för att hålla våra hjärtan friska, tonmuskler, minska stressen eller gå ner lite i vikt. För astronauter som lever i en miljö som den internationella rymdstationen, dock, träning är inte en valfråga - det är en nödvändighet. De måste fortsätta röra sig i rymden av alla ovanstående skäl och mer.
Om du smög en topp vid ett av de dagliga scheman för International Space Station, du märker mycket träning. Även om scheman alltid är olika och varje dag kräver flera olika uppgifter - en dag kan vara full av intervjuer med tidskrifter och tv -program, en annan dag kan innehålla en rymdpromenad för att fixa en del av stationen - det finns fyra saker astronauter alltid kommer att göra under sin vistelse. Tillsammans med att äta, sover och ringer hem för att prata med familjemedlemmar, träning är en av de viktigaste aktiviteterna i en astronauts hektiska dag. Faktiskt, astronauter får så mycket som fyra timmars träning under en 16-timmarsperiod.
Varför tränar astronauter ombord på ISS så mycket? Förutom att hålla sig i form och hålla koll på sitt spel, den främsta anledningen till att astronauter tränar under resa till rymden är att de lider av ett tillstånd som liknar osteoporos , en sjukdom som resulterar i en betydande mängd benförlust. Men vänta - är inte astronauter i topp på hälsan? Hur äter det att vara i rymden i dina ben?
Varför påverkar livet i rymden våra kroppar annorlunda, och vad kan astronauter göra åt det? Kommer hantlar göra susen, eller behöver de något mer? För att lära dig om varför astronauter behöver hålla sig pumpade i rymden, läs nästa sida.
Astronaut G. David Low med hjälp av ett löpband ombord på rymdfärjan Columbia som andra besättningsmedlemmar Daniel C. Brandenstein och James D. Wetherbee tittar på. Time Life Pictures/NASA/Getty Images När en astronaut tillbringar en längre tid i rymden, han eller hon upplever effekterna av mikrogravitation och förblir viktlös under hela resan. Istället för att hålla oss förankrade på golvet som vi gör på jorden, astronauter flyter runt ungefär som simmare gör under vattnet, och de måste hålla fast vid något om de vill hålla sig stabila.
Forskare har funnit att efter att ha tillbringat veckor eller månader i en viktlös miljö, astronauter förlorar en betydande mängd bentäthet (BMD) . Förlust av BMD i ryggraden, nacke och bäcken är cirka 1,0 till 1,6 procent per månad, medan kortikalt ben, den tunga, yttre delen av benet som finns runt hela kroppen och benen, upplever en förlust på cirka 0,3 till 0,4 procent per månad. För jämförelse, en frisk vuxen på jorden förlorar 3 procent av kortikalbenstrukturen under ett decennium - en astronaut kan förlora så mycket på mindre än ett år i rymden.
Resultatet av denna benförlust är försvagade ben som är mer benägna att spricka när de återvänder till jorden. Vad mer, även efter flera år, astronauten kommer inte att ha återfått samma bentäthet som han eller hon hade före lanseringen.
Så varför händer något sådant här i rymden? Astronauter upplever benförlust av samma anledning som kroniskt sängliggande patienter gör:Hela deras skelett bär ingen vikt. De går igenom en period som kallas skelettavlastning , där ben förlorar förmågan att skapa nya benceller och ersätta gamla. Rörelsen av viktiga mineraler som kalcium och fosfor bromsar också.
Även om experter inte vet exakt varför detta händer i mikrogravitation, Dr Roger K. Long, en endokrinologisk forskare som utför forskning för National Space Biomedical Research Institute (NSBRI) letar för närvarande efter detta specifika svar. Han och hans mentor, Dr Daniel B. Bikle, tror att det finns tre ämnen som spelar när astronauter genomgår benförlust: insulinliknande tillväxtfaktor (IGF-1) , en kemikalie som produceras i benen som får ben och brosk att växa; IGF-1-receptor , som finns inuti benceller och gör att de kan reagera på IGF-1; och beta-3 intergrin , ett protein som hjälper IGF-1-receptorfunktionen. Forskarna tror att under viktlöshet, kroppen producerar mindre beta-3 integrin, vilket gör det svårare för IGF-1-receptorn att vidarebefordra meddelanden från IGF-1 till bencellerna och berätta för dem vad de ska göra. Resultatet bör vara en minskning av benproduktionen och en ökning av benförlusten.
Vilka övningar utför astronauter för att minska risken för benförlust? Och kan de ta någon medicin för att hjälpa? För att lära dig mer om tekniker och utrustning som används i rymden, läs nästa sida.
Astronauten Steven A. Hawley, uppdragsspecialist, körs på ett löpband på mellandäcket av rymdfärjan Columbia. Övningen hjälpte till att utvärdera Treadmill Vibration Isolation System (TVIS) för International Space Station (ISS). Foto med tillstånd av NASA Det finns tre grundutrustningar som astronauter använder under rymdfärder.
Löpbandet på den internationella rymdstationen, formellt kallad Löpband Vibration Isolation System (TVIS) , är precis som alla andra på jorden, förutom att den inte alls är ansluten till stationen. Det svävar helt enkelt runt som astronauterna. Detta har tre fördelar:Vikten av själva stationen är mindre, det finns en minskning av vibrationer och löpbandet rör sig med astronauten. Besättningsmedlemmarna måste fortfarande bära en sele och fästa sig vid löpbandet; annat, deras fötter kommer helt enkelt att trycka bort maskinen från dem om de försökte springa.
Astronauter använder också Cykelergometer med vibrationsisoleringssystem (CEVIS) , som i huvudsak är en mekanisk cykel. CEVIS är faktiskt bultat på golvet i ISS, och astronauter spänner fast sina skor i spännen och bär säkerhetsbälten för att hålla sig nere. Till sist, de Resistive Exercise Device (RÖD) är en tyngdlyftningsanordning som simulerar gravitationen. Både CEVIS och RED hjälper till att bygga muskler och förebygga muskelatrofi , ett annat tillstånd astronauter och sängliggande patienter upplever efter långa perioder av inaktivitet.
Även med mycket tid avsatt för träning, astronauter lider fortfarande av små mängder benförlust. Detta utgör ett problem om vi någonsin vill att människor ska stanna under en längre tid på någonstans som månen, där det är mycket mindre gravitation. Eftersom astronauter bara stannar i rymden några veckor eller månader åt gången, vi vet inte om benförlust så småningom avtar och slutar, eller om det fortsätter att hända.
Forskare funderar på nya sätt att vända benförlust. Vibrerande plattor som astronauterna står på i 10 till 20 minuter om dagen medan de arbetar, till exempel, kan härma känslan av att bära vikt och minska mängden benförlust under rymdflygning. NASA -forskare har också föreslagit att rotera hela bussar eller stationer för att skapa en betydande gravitationskraft eller designa stora centrifuger för att övervinna benförlust [källa:Houston Chronicle].
Astronauter ägnar också stor uppmärksamhet åt deras dieter och tar kalciumtillskott i kosten och andra mediciner som biofosfonater och kaliumcitrat, men detta löser inte nödvändigtvis någonting - roten till problemet är fortfarande bristen på gravitation [källa:Dartmouth News].
Studier om hur astronauter lever i rymden och försöker motverka benförlust kan också gynna livet här på jorden. De Europeiska rymdorganisationen (ESA) , till exempel, övervakar noggrant och forskar om astronautaktivitet på ISS-det har arbetat med Institute for Biomedical Engineering och Scanco Medical för att designa en speciell skanner som skapar högkvalitativa, 3D-bilder av benstrukturer för att studera och mäta bentillväxt [källa:ESA]. Deras resultat kan hjälpa både astronauter i rymden och patienter som lider av osteoporos på jorden. Även om orsakerna bakom osteoporos och astronautbenförlust är olika - det förstnämnda sker genom hormonella förändringar, det senare genom att minska vikten - behandlingarna kan vara liknande.
För mycket mer information om att bo i rymden, se nästa sida.
