Jeśli kiedykolwiek chciałeś odczuć to samo co czują astronauci podczas startu i lądowania, jeśli pociąga Cię jeżdżenie na karuzeli i chcesz spędzić kilka dni, krążąc w należącej do NASA wirówce, zgłoś się do Malcolma Cohena. Szuka on kandydatów do badań, które pozwolą określić, w jakim stopniu organizm ludzki potrafi wytrzymać działanie zwiększonej siły grawitacji.

„Ciało ludzkie przystosowało się do niezmieniającej się siły grawitacji. Potrafi wytrzymać krótkie okresy przyspieszania w samolotach, samochodach czy na karuzeli” – mówi Cohen. – „Ale nigdy nie przeprowadzono jeszcze całościowych badań nad efektami powstającymi w wyniku długotrwałego działania hipergrawitacji„.

Dlatego Cohen i jego współpracownicy poszukują mężczyzn w wieku 18 do 35 lat, którzy mają ochotę poddać się działaniu siły grawitacji dwa razy większej niż ta, która normalnie panuje na Ziemi. Badania rozpoczynają się w lipcu i dla każdego kandydata potrwają 9 tygodni. W dalszych planach jest też zbadanie tolerancji grawitacyjnej kobiet.

Testy będą polegały na długotrwałym siedzeniu, czasami staniu, w specjalnej wirówce – NASA Ames’ 20-G centrifuge. Jest to maszyna, w której dzięki ruchowi obrotowemu uzyskuje się efekt podobny do podwyższonej grawitacji. Dla przykładu, jeśli wirówka wykonuje 15 okrążeń na minutę, na jej pasażera działa przyspieszenie 2G – dwa razy większe niż ziemskie przyspieszenie grawitacyjne.

Malcolm Cohen jest fizjologiem i psychologiem, który już w latach sześćdziesiątych badał efekty przeciążenia na pilotach odrzutowców wojskowych. Do NASA Ames przyszedł w 1982 roku, włączając się w program Human Biology Program.

„Grawitacja kształtuje życie” – zauważa Cohen. – „Określa cechy systemu nerwowego, nasz refleks czy budowę kości. Ciekawe są wnioski płynące z obserwacji astronautów, którzy wracają z podróży kosmicznej, gdzie przez długi czas nie byli poddani działaniu siły grawitacji. Ich tolerancja na grawitację okazuje się znacznie zmniejszona„.

Astronauta po powrocie na Ziemię może omdleć, kiedy próbuje wstać. Dzieje się tak w wyniku zaburzeń pracy układu naczyń krwionośnych. Niektórzy astronauci nie mogą stać przez dłuższy czas po powrocie na Ziemię. Dla innych pobyt w kosmosie łączy się z utratą masy mięśniowej nóg. Powód jest prosty – nie obciążone mięśnie zanikają.

Podczas typowego lotu kosmicznego astronauta przez mniej niż pół godziny jest pod wpływem hipergrawitacji: podczas startu działa na niego siła 3,2 G, a podczas lądowania 1,4 G. Większość czasu astronauci spędzają w stanie nieważkości.

Według Cohena, jeśli astronauci zostaliby poddani działaniu hipergrawitacji w kosmosie, łatwiej byłoby im się przystosować na powrót do grawitacji na Ziemi czy innej planecie. Nie cierpieliby na utratę masy mięśniowej ani omdlenia.

„Zadajemy pytanie, czy wystawienie na działanie większej siły grawitacji przez dłuższy okres powoduje lepsze radzenie sobie z hipergrawitacją” – mówi Cohen. – „Na to pytanie chcemy odpowiedzieć w naszym eksperymencie„.

Jest to ważne pytanie, gdyż w ciągu najbliższych dekad planowane są misje załogowe na Marsa, gdzie przyciąganie wynosi 0,38 G, czyli mniej niż 40 procent przyciągania ziemskiego. Cohen sugeruje, że podczas podróży kosmicznej na tę planetę astronauci powinni zostać poddani działaniu sztucznej grawitacji o sile 0,38 G lub nawet większej.

Kandydaci do eksperymentu muszą być gotowi spędzać 22 godziny dziennie w jednej z trzech kabin wirówki. Ze względu na wymiary kabiny (ok. 230 centymetrów na 180), przyjmowani będą tylko kandydaci o wzroście poniżej 175 centymetrów.

Eksperyment będzie się składał z siedmiu sesji w wirówce. Pięć z nich potrwa 22 godziny. Sesje rozciągnięte zostaną na okres kilku tygodni, a w sumie potrwają 188 godzin. Uczestnicy eksperymentu za każdą godzinę otrzymają wynagrodzenie, którego wysokość zostanie ustalona później.

W kabinie będzie znajdować się jedzenie, woda, koja, toaleta i zestaw telewizyjny. Podczas trwających cały dzień sesji, uczestnicy eksperymentu będą prowadzić normalne aktywności, jeść, spać, czytać czy oglądać telewizję. ich zachowanie będą monitorować kamery.

Każdy uczestnik zostanie wyposażony w specjalne czujniki, mierzące tętno, ciśnienie krwi i poziom tlenu w organizmie. Do dalszych badań zostaną również pobrane próbki moczu. NASA ostrzega, że poza chorobą lokomocyjną, uczestnicy mogą cierpieć również na inne niedomagania, takie jak omdlenia, arytmię, dezorientację i ból głowy.

Na początku badań każdy uczestnik zostanie poddany testom, które określą jego tolerancję na hipergrawitację (G-tolerancję). Za pomocą EKG zostanie zbadane serce uczestnika, czujniki Dopplera zmierzą przepływ krwi przez tętnicę skroniową. Potem zostanie uruchomiona wirówka, która stopniowo przyspieszy tak, by siła grawitacji podwoiła się.

„W tym momencie krew z głowy zostanie odciągnięta w stronę brzucha i nóg” – ostrzega Cohen. – „Kiedy siła będzie wystarczająco duża, krew będzie z trudem docierała do głowy i uczestnik eksperymentu może przestać widzieć. Ten moment określa G-tolerancję.„

Żeby uchwycić ten moment, kabina wirówki będzie stale oświetlona parą świateł, które wraz z przyspieszaniem maszyny, będą się do siebie zbliżać. Wirówka zostanie zatrzymana, kiedy światła znajdą się w odległości 40 stopni, w tym momencie obraz widziany przez uczestnika eksperymentu powinien się właśnie zacierać, lub wcześniej, kiedy czujniki Dopplera wykryją, że do oczu pasażera dociera za mało krwi.

Ludzie przestają widzieć przy przeciążeniu 3 do 5 G. Wskazuje to, że ten pierwszy test powinien trwać nie więcej niż minutę. Ze względów bezpieczeństwa po 90 sekundach, kiedy siła grawitacji osiągnie 7 G, nawet przy braku symptomów maszyna się zatrzyma.

Po ukończeniu testu wstępnego każdy uczestnik przejdzie pięć 22-godzinnych sesji oraz dwie krótsze. Sesje będą odbywać się raz na tydzień. Pierwsza 22-godzinna sesja odbędzie się przy przeciążeniu 1G czyli przy normalnej sile ziemskiej grawitacji. Będzie to sesja kontrolna. Następne dwie odbędą się przy przeciążeniu 1,25 G i 1,5 G. Jeśli rezultaty będą zadowalające, uczestnik przejdzie najpierw 12-godzinną sesję przy przeciążeniu 1,75G a potem 22-godzinną sesję przy tym samym przeciążeniu. Na koniec uczestnik odbędzie dwie sesje przy przeciążeniu 2G, 6-godzinną, a potem 2-godzinną.

Podłoga kabiny jest specjalnie zaprojektowana tak, by jej położenie nie zmieniało się podczas ruchu. Co cztery godziny uczestnik będzie proszony o pozostanie przez 3 minuty w pozycji siedzącej, stojącej i półleżącej.

NASA

Zdjęcie przedstawia uczestnika eksperymentu hipergrawitacyjnego znajdującego się wewnątrz kabiny wirówki. W wirówce pasażer poddawany jest działaniu siły grawitacji przewyższającej normalne przyciąganie ziemskie.

„Uczestnik będzie mógł w każdym momencie z jakiegokolwiek powodu przerwać sesję, przyciskając odpowiedni guzik, lub wyrażając ustnie takie życzenie” – zapewnia Cohen.

W kabinie będzie się znajdować komputer z zestawem gier, ankiet i testów. Użycie go będzie całkowicie w gestii pasażera wirówki.

Po zakończeniu każdej sesji uczestnik eksperymentu przejdzie badania identyczne jak podczas testu wstępnego. Zostanie też dokładnie zbadany, by określić, czy może bezpiecznie wrócić do domu.

„To nie jest przyjemny test” – ostrzega Cohen. – „Dlatego staram się zniechęcić kandydatów, tak by wyłonić tylko tych, którzy naprawdę chcą wziąć udział w eksperymencie„. Eksperyment stanowi ważny krok w badaniu efektów długich podróży kosmicznych. Może również pomóc w leczeniu choroby lokomocyjnej oraz dostarczyć nowych technik treningowych dla sportowców.