هر چند بی وزنی در محیط فضا جالب و رویایی به نظر می رسد اما اثرات زیان باری هم ،بر روی بدن بر جا می گذارد که ابتدایی ترین آنها ،حالت تهوع و سر گیجه است.سر و سینوس ها متورم می شوند، ماهیچه ها ضعیف و استخوان ها آسیب پذیر تر می شوند.این اثرات بر بدن ،می توانند مشکلات بسیاری را در طول سفرهای بلند مدت مانند سفر به مریخ به وجود آورند.

در بی وزنی حتی قادرید با یک انگشت فضانورد دیگری را بلند کنید

فرض کنید لباس فضایی خود را پوشیده اید و بر روی صندلی شاتل به پشت دراز کشیده اید.چندین ساعت است که در این وضعیت قرار گرفته اید.در حالت عادی، زمانی که ایستاده اید،گرانش خون را به سمت پائین و به سمت ورید های پا، می کشد. اما زمانی که به پشت دراز کشیده اید،خون به صورت دیگری در بدن جریان می یابد.به این دلیل که پاها بالاتر از سر قرار گرفته اند،خون به سمت سرتان حرکت می کند و ممکن است اندکی احساس گیجی و خفگی کنید.

موتورها روشن می شوند و شتاب را حس خواهید کرد.زمانی که شاتل در حال پرتاب شدن است به سمت صندلی فشرده می شوید.شتاب شاتل تا 3 برابر نیروی گرانش بر روی زمین ،افزایش می یابد و احساس سنگینی می کنید و فشار شدیدی در قفسه سینه احساس می شود.ممکن است برای تنفس مشکل پیدا کنید.در حدود هشت و نیم دقیقه بعد،در فضا خواهید بود و احساس کاملا متفاوت و هیجان انگیزی را تجربه خواهید کرد: بی وزنی.

شاید بهتر است از واژه ی کم وزنی (Microgravity) به جای بی وزنی استفاده کنیم.شما در واقع بی وزن نیستید،به این خاطر که جاذبه ی زمین شما و هر چیز دیگری در شاتل را ،در حال چرخش به دور خودش نگه داشته است.این حالت تقریبا شبیه به حالت سقوط آزاد است.بسیار شبیه به پریدن از یک هواپیما با این تفاوت که فضانورد با سرعت بسیار بالایی(8 کیلومتر بر ثانیه) به صورت افقی در حال حرکت است و اگر سقوط کند ،چون سطح زمین دور است ،هرگز زمین را لمس نخواهد کرد.

برای روشن تر شدن قضیه، به این مثال توجه کنید:زمانی که بر روی یک ترازو بایستید،ترازو وزن شما را به این دلیل نشان می دهد که گرانش ،شما و ترازو را به سمت پائین می کشد و چون ترازو بر روی زمین قرار دارد،پس نیرویی برابر و به سمت بالا به شما وارد می کند، این نیروی برابر،وزن شماست. اما اگر در حالی که بر روی ترازو ایستاده اید ،از روی قله ای به پائین بپرید،هم شما و هم ترازو به وسیله ی گرانش با نیرویی برابر به سمت پایین،کشیده می شوید.شما هیچ نیرویی به ترازو اعمال نخواهید کرد،همچنان که ترازو نیز نیرویی به شما وارد نمیکند.بنابراین ترازو وزن شما را صفر نشان می دهد.

همه چیز در بی وزنی، رفتار متفاوتی از خود نشان می دهد.

به دلیل این که شاتل و تمامی اشیا درون آن با سرعتی یکسان در حال سقوط هستند،هر چیزی در شاتل که به جایی محکم نشده باشد،شناور میشود.اگر موهای بلندی داشته باشید،موها در اطراف صورتتان شناور می شوند،اگر در حال ریختن آب در لیوان باشید،آب شکل یک قطره ی کروی و بزرگ را به خود می گیرد،که به قطره های کوچک تر،تبدیل می شوند.زمانی که بر روی صندلی می نشینید،به این دلیل که بدن هیچ نیرویی به صندلی وارد نمی کند،هیچ احساسی از نشستن نخواهید داشت و اگر هم جایی را نگرفته باشید ،شناور خواهید شد.از آن مهم تر این که تا از دیوار شاتل یا دستگیره ها استفاده نکنید، به این دلیل که چیزی نیست تا به شما نیرو وارد کند و شما را هل دهد، نمی توانید از جای خود حرکت کنید. به همین دلیل ناسا،دستگیره های مختلفی را درون کابین شاتل قرار داده است.

زمانی که اولین بار با حالت بی وزنی مواجه می شوید،احساس تهوع،گیجی،سردرد و کاهش اشتها خواهید داشت.هر چه مدت زمان بیشتری در حالت بی وزنی باشید ماهیچه ها و استخوان ها ضعیف تر و آسیب پذیر تر می شوند.این حالات به دلیل تغییراتی که در سیستم بدن ایجاد می شود،رخ می دهند.اکنون به بررسی واکنش بدن در مقابل این تغییرات می پردازیم:

بیماری فضا(Space Sick)

حالت تهوع و گیجی که فضانورد حس خواهد کرد بسیار شبیه به حالت دل پیچه ای است که وقتی ماشین در سرازیری قرار می گیرد،به شما دست می دهد با این تفاوت که این حالت برای چندین روز به طور پیوسته همراه فضانورد خواهد بود. این حالات علائم بیماری فضا یا بیماری حرکتی فضا است که به دلیل اطلاعات نامفهومی که مغز از چشم ها و ارگان های تعادلی(که در گوش داخلی قرار دارند) دریافت می کند،به وجود می آید.چشم ها توانایی شناسایی جهت بالا و پایین در محیط درونی شاتل را دارند در حالی که سیستم تعادلی در حالت بی وزنی نا کارامد خواهد بود زیرا عملکرد این سیستم کاملا وابسته به کشش گرانشی به سمت پایین ،برای شناسایی جهت بالا و خلاف آن پایین است .بنابراین چشم ها به مغز این پیام را می دهند که در حالت وارونه قرار دارید،اما مغز هیچ پیامی از اندام های تعادلی که تائید کننده ی آن باشد دریافت نمی کند.مغز دچار سردرگمی می شود و ایجاد گیجی و تهوع می کند که در طولانی مدت باعث استفراغ و کاهش اشتها می شود.خوشبختانه بعد از چند روز،مغز با شرایط جدید که تنها وابسته به داده های بینایی خواهد بود،منطبق می شود و به تدریج بهتر خواهید شد.به همین منظور ناسا بسته های دارویی را برای کمک به فضانوردان در مواقع تهوع تا زمانی که بدنشان با شرایط منطبق شود در دسترس آنها قرار داده است.

در حالت بی وزنی ،صورت پف می کند و سینوس ها متورم می شوند که به صورت سر درد یا بیماری فضا ادامه خواهد یافت.در سطح زمین نیز هنگامی که خم می شوید یا وارونه می ایستید،به خاطر حرکت سریع خون به سمت سر،ممکن است دچار این حالت شده باشید.بر روی زمین،گرانش خون را به سمت پایین هدایت می کند و باعث جمع شدن حجم بالایی از خون در ورید های پا می شود.زمانی که برای اولین بار با بی وزنی مواجه می شوید،خون از سمت پاها به طرف سر و سینه منتقل و باعث پف کردن صورت و متورم شدن سینوس ها می شود.حجم منتقل شده همچنین باعث کا هش اندازه ی پاها می شود.

زمانی که خون به سمت قفسه سینه منتقل می شود،اندازه قلب افزایش می یابد و با هر ضربان،خون بیشتری را پمپ می کند.کلیه ها به این گردش خون سریع شده با تولید ادرار بیشتر پاسخ می دهند.این عمل بسیار شبیه به زمانی است که لیوان بزرگی از آب را نوشیده اید و خون شما رقیق شده است.این افزایش در خون و مایع بدنی باعث کاهش ترشح هورمون ADH (Anti Diuretic Hormone)از غده ی هیپوفیز که منجر به احساس تشنگی کمتر است،می شود.پس آب کمتری نسبت به مقدار آبی که بر روی زمین می نوشیدید را خواهید نوشید.در نهایت این دو فاکتور باهم ترکیب می شوند و باعث زدودن مایع بدنی از سر و قفسه سینه می شود،بنابراین در کم تر از چند روز سطح مایع بدن کمتر از آنچه که در حد نرمال بر روی زمین بوده است،خواهد شد.

با بازگشت به زمین،نیروی گرانش مایع تجمع یافته در سرتان را به سوی پاها می کشد که این امر باعث می شود زمانی که ایستاده اید،احساس غش کنید.همچنین با خوردن آب بیشتر ،سطح مایع بدنی هم به سطح نرمالش خواهد رسید.

کم خونی(Anemia)

همچنانکه کلیه ها مایع اضافی را ازبدن خارج میکنند،باعث کاهش ترشح اریتروپویتین،هورمونی که تولید گلبولهای قرمز توسط سلول های مغز استخوان را تسریع می کند،میشود.

کاهش تولید گلبول های قرمز باعث کاهش حجم پلاسما ودرنتیجه هماتوکریت(درصدحجم خون بر اساس تعداد گلبول قرمز) می شود. با بازگشت به زمین سطح اریتروپویتین و تعداد گلبول های قرمز افزایش خواهد یافت.

ضعف عضلات

در حالت بی وزنی،بدن با حالتی شبیه به حالت جنینی منطبق می شود- کمی خم می شوید در حالی که دستان و پاهایتان به صورت نیمه خم در جلو هستند.در این حالت از بسیاری از ماهیچه های خود مخصوصا آن ماهیچه هایی که در ایستادن کمک می کردند(ماهیچه های ضد گرانش)،استفاده نخواهید کرد.زمانی که مدت اقامت در فضا طولانی شود،فرم ماهیچه ها نیز عوض خواهد شد.حجم ماهیچه ها کاهش خواهد یافت.نوع بافت ماهیچه ها از نوع منقبض شونده ی کند به منقبض شونده ی سریع تغییر می یابد.بدن دیگر به بافت های پایدار موجود در ماهیچه های منقبض شونده ی کند که در ایستادن کمک می کنند،نیازی نخواهد داشت،اما به جای آن به بافت های منقبض شونده ی بیشتری نیاز پیدا میکند،زیرا شما با کمک دیواره های ایستگاه فضایی و تنها با یک فشار کوچک قادر به حرکت و جا به جایی خواهید بود.هر چه مدت زمان بیشتری را در ایستگاه فضایی بگذرانید،حجم ماهیچه هایتان کم تر خواهد شد.کاهش حجم ماهیچه ها باعث ناتوانی و همچنین بروز مشکلاتی برای پروازهای طولانی مدت و بازگشت به خانه و به گرانش زمین در پی خواهد داشت.

استخوان های آسیب پذیر

بر روی زمین،این استخوان ها هستند که وزن بدن را تحمل می کنند.اندازه و حجم استخوان های بدن بستگی به فعالیت سلول های استخوانی از جمله استئوبلاستها(Osteoblasts) و استئوکلاستها (Osteoclasts) دارد که استئوبلاستها استخوان سازی می کنند و استئوکلاستها باعث برداشت استخوانی می شوند.

درحالت بی وزنی استخوانها دیگر نیازی نیست که وزنتان را تحمل کنند،بنابراین تقریبا همه ی استخوان ها مخصوصا استخوان های لگن،ران و نیم تنه ی پایینی ،بسیارکم تر از آنچه که در روی زمین مورد استفاده قرار می گرفتند ، کاربرد خواهند داشت . در این استخوانها سرعت اسخوان سازی توسط استئوبلاستها کاهش می یابد (دلیل قطعی این امر کاملا روشن نیست اما احتمالا تغییرات ایجاد شده در نیرو و فشار وارده تا حدی تاثیرگذار است.)در حالی که سرعت برداشتن استخوان ها توسط استئوکلاستها ثابت باقی می ماند. در نتیجه اندازه و حجم این استخوان ها با توجه به مدت زمانی که در حالت بی وزنی باقی بمانید با سرعت تقریبی 1درصد درماه شروع به کاهش می کنند. این تغییرات در حجم استخوانها باعث آسیب پذیری استخوان می شوند وبا بازگشت به محیط گرانشی زمین احتمال شکستگی آنها بسیار زیاد می شود .برای ما این مسئله که چه مقدار از استخوان از دست رفته، با بازگشت به محیط زمین، قابل برگشت باشد، روشن نیست اما میدانیم که هرگز به طور کامل و صددرصد نخواهد بود. این تغییرات پیش آمده برای استخوان ها مدت زمان پروازهای فضایی را محدود می کند به همین دلیل تحقیقات بسیاری در این زمینه مورد نیاز خواهد بود .علاوه بر استخوانهای آسیب پذیر ،تجمع کلسیم در خون به تدریج بابرداشت استخوانی ای که توسط استئوکلاست ها صورت می گیرد افزایش می یابد . کلیه ها باید کلسیم اضافی تولید شده را از بدن خارج کنند که این امر امکان تشکیل سنگ کلیه های دردناک را افزایش می دهد .

راه های مواجهه

با تمام تغییراتی که در بدن در طول مدت اقامت در ایستگاه فضایی روی می دهد، برای حفظ سلامتی خود مخصوصا در هنگام بازگشت به زمین چه می توانید بکنید.به یاد داشته باشید که سه تغییر اصلی و مهم در این مدت برای بدن روی داده است:

- کمبود مایع بدنی

- کاهش بافت ماهیچه ای

- کاهش حجم استخوان ها

یکی از راه های مقابله با کمبود مایع بدن وسیله ای به نام LBNP (Lower Body Negative Pressure)است که ساکشنی برای کشیدن مایع بدنی به سمت پایین و پاهااست که در زیر کمر قرار می گیرد.این وسیله باید به یک وسیله ی تمرین مانند چرخ ورزشی متصل شود.فضانورد باید مدت 30 دقیقه در روز را باLBNP بگذراند تا سیستم چرخشی ای نزدیک به شرایط زمین برایش فراهم شود.همچنین درست پیش از بازگشت به زمین برای جایگزینی مایع از دست رفته فضانورد حجم زیادی آب می نوشد تا مانع از غش کردن در حالت ایستادن یا پیاده شدن از شاتل شود.

ناسا و آژانس فضایی روسیه به این نتیجه رسیده اند که بهترین راه برای جلوگیری از کاهش حجم استخوان ها و ماهیچه ها در فضا ورزش مستمر است.این تمرینات باعث به کارگیری ماهیچه ها و مانع از زوال بافت آنها می شود.همچنین با تحت فشار قرار دادن استخوان ها حالتی شبیه به وزن داشتن را شبیه سازی می کنند.فضانورد تقریبا دو ساعت در هر روز را با وسایل مختلف ورزشی سپری می کند و در طول تمرین باید با کمربندهای کششی به ماشین کاملا متصل باشد.

تحقیقات گسترده تری در زمینه با راه های مقابله با تغییرات بدن در طی مواجهه با بی وزنی مورد نیاز است.تحقیقاتی که باید هم بر روی زمین و هم در فضای خارج با استفاده از انسان ها و حیوانات صورت گیرد.نتایج به دست آمده از این تحقیقات می تواند هم در جهت حفظ سلامت فضانوردان و هم در جهت صاف کردن جاده ای به سوی اکتشافات فضایی طولانی مدت مانند سفر به مریخ یاری رسان باشد.