چرا فضانوردان در فضا قدبلندتر می‌شوند؟

به گزارش خبرنگار دانشگاه خبرگزاری دانشجو؛ شاید عجیب به نظر برسد، اما بدن انسان وقتی از زمین جدا می‌شود، می‌تواند چند سانتی‌متر بلندتر شود. فضانوردانی که برای مأموریت‌های طولانی‌مدت به فضا می‌روند، در محیط ریزگرانش ممکن است تا حدود سه درصد افزایش قد داشته باشند؛ البته این تغییر به معنای رشد واقعی بدن نیست و پس از بازگشت به زمین، قد به وضعیت قبلی نزدیک می‌شود.

این تغییر یکی از نمونه‌های جالب تأثیر محیط فضا بر بدن انسان است؛ محیطی که در آن خبری از فشار معمول گرانش زمین نیست و همین مسئله باعث تغییراتی در ستون فقرات، عضلات، استخوان‌ها و حتی توزیع مایعات بدن می‌شود.

قد فضانوردان واقعاً بیشتر می‌شود؟

بله، اما نه به معنای رشد کردن؛ ناسا اعلام کرده است که قد فضانوردان در شرایط ریزگرانش می‌تواند تا حدود سه درصد افزایش پیدا کند. برای مثال، فردی با قد ۱۸۰ سانتی‌متر در شرایط فضایی ممکن است چند سانتی‌متر بلندتر شود. اما این تغییر دائمی نیست و با بازگشت بدن به محیط گرانشی زمین، ستون فقرات دوباره به وضعیت معمول خود نزدیک می‌شود.

مطالعات ناسا نشان داده‌اند که این افزایش قد می‌تواند خیلی زود پس از ورود به محیط ریزگرانش آغاز شود و پس از مدتی به یک وضعیت تقریباً ثابت برسد. در برخی مطالعات نیز افزایش قد نشسته بیشتر از افزایش قد ایستاده گزارش شده است؛ موضوعی که برای طراحی صندلی، لباس و فضای داخلی فضاپیما اهمیت دارد.

ستون فقرات در فضا چه تغییری می‌کند؟

روی زمین، گرانش باعث می‌شود بدن و ستون فقرات تحت فشار دائمی قرار داشته باشند. مهره‌ها و دیسک‌های بین آنها نیز در این شرایط قرار دارند و انحنای طبیعی ستون فقرات حفظ می‌شود. اما در ریزگرانش، این فشار فشاری کاهش پیدا می‌کند. ستون فقرات می‌تواند کشیده‌تر شود و بخشی از انحنای طبیعی آن صاف‌تر شود. ناسا این فرآیند را «کشیدگی ستون فقرات» یا spinal elongation می‌نامد.

در نتیجه، طول کلی ستون فقرات افزایش پیدا می‌کند و عددی که هنگام اندازه‌گیری قد به دست می‌آید نیز بیشتر می‌شود. البته تنها عامل مطرح‌شده، تغییر شکل ستون فقرات نیست. جابه‌جایی مایعات بدن و تغییرات مربوط به دیسک‌های بین مهره‌ای نیز در پژوهش‌های ناسا مورد بررسی قرار گرفته‌اند.

یک تغییر چند سانتی‌متری چرا برای ناسا مهم است؟

شاید چند سانتی‌متر افزایش قد در نگاه اول مسئله مهمی نباشد، اما برای طراحی تجهیزات فضایی می‌تواند اهمیت زیادی داشته باشد. اگر فضای داخلی یک فضاپیما دقیقاً بر اساس ابعاد بدن انسان روی زمین طراحی شده باشد، تغییر اندازه بدن در فضا باید از قبل در نظر گرفته شود. برای مثال، اندازه صندلی، فاصله بدن از تجهیزات، لباس فضایی و فضای مورد نیاز برای حرکت فضانورد باید با توجه به این تغییرات طراحی شوند.

ناسا در مطالعات مربوط به کشیدگی ستون فقرات، اندازه‌گیری قد نشسته فضانوردان را نیز بررسی کرده است؛ زیرا افزایش ارتفاع نشسته می‌تواند روی طراحی صندلی و فضای مورد نیاز خدمه اثر بگذارد. در یکی از مطالعات ناسا، داده‌های ۲۹ فضانورد از مأموریت‌های شاتل و ایستگاه فضایی بین‌المللی بررسی شد. نتایج نشان داد افزایش قد نشسته می‌تواند تا حدود ۶ درصد باشد، در حالی که افزایش قد ایستاده تا حدود سه درصد گزارش شده است.

ناسا چطور ستون فقرات فضانوردان را بررسی می‌کند؟

برای اینکه دانشمندان فقط به اندازه‌گیری قد اکتفا نکنند، تغییرات ستون فقرات را مستقیماً نیز بررسی کرده‌اند. یکی از آزمایش‌های ناسا در ایستگاه فضایی بین‌المللی با استفاده از سونوگرافی انجام شد. در این آزمایش، «کریس کسیدی»، فضانورد ناسا، ستون فقرات «لوکا پارمیتانو»، فضانورد آژانس فضایی اروپا، را بررسی کرد. هدف این پژوهش، بررسی سازوکار و آثار تغییرات ستون فقرات در شرایط ریزگرانش بود. ناسا اعلام کرده است که این آزمایش علاوه بر مطالعه تغییرات بدن، امکان استفاده از یک دستگاه سونوگرافی کوچک‌تر و قابل حمل در ایستگاه فضایی را نیز بررسی می‌کرد.

وقتی فضانورد به زمین برمی‌گردد چه می‌شود؟

افزایش قد در فضا دائمی نیست؛ با بازگشت فضانورد به زمین، بدن دوباره در معرض گرانش قرار می‌گیرد و فشار معمول به ستون فقرات برمی‌گردد. در نتیجه، کشیدگی ایجادشده در ستون فقرات به‌تدریج کاهش پیدا می‌کند و قد نیز به اندازه پیش از مأموریت نزدیک می‌شود. ناسا نیز بازگشت فضانوردان به قد طبیعی پس از بازگشت از مأموریت‌های طولانی را گزارش کرده است؛ بنابراین اگر یک فضانورد در فضا چند سانتی‌متر بلندتر به نظر برسد، این به معنی آن نیست که بدن او برای همیشه رشد کرده است؛ بدن فقط خودش را با محیط جدید تطبیق داده است.

ماجرای قد بلندتر شدن، تنها تغییر بدن در فضا نیست

افزایش قد فقط یکی از تغییرات بدن انسان در محیط ریزگرانش است؛  ناسا می‌گوید استخوان‌های تحمل‌کننده وزن، از جمله استخوان‌های ستون فقرات و لگن، در ریزگرانش با فشار کمتری برای تحمل وزن بدن مواجه می‌شوند. در مأموریت‌های چهار تا شش ماهه، میانگین کاهش تراکم استخوان می‌تواند حدود یک تا ۱.۵ درصد در ماه باشد؛ به همین دلیل ورزش در فضا بخش مهمی از برنامه حفظ سلامت فضانوردان است.

عضلات نیز در نبود فعالیت معمول روی زمین با چالش روبه‌رو می‌شوند و جابه‌جایی مایعات بدن هم می‌تواند باعث تغییراتی در قسمت‌های مختلف بدن شود. به همین دلیل زندگی در فضا فقط شناور شدن در کابین و تماشای زمین از پنجره نیست؛ بدن انسان باید با محیطی سازگار شود که تقریباً هیچ شباهتی به شرایط روزمره روی زمین ندارد.

چرا این موضوع برای سفر به ماه و مریخ اهمیت دارد؟

هرچه مأموریت‌های فضایی طولانی‌تر شوند، شناخت واکنش بدن انسان اهمیت بیشتری پیدا می‌کند. در مأموریت‌هایی که ماه‌ها یا حتی بیشتر طول می‌کشند، تغییرات ستون فقرات، استخوان‌ها و عضلات می‌تواند روی سلامت و عملکرد فضانوردان تأثیر بگذارد. از طرف دیگر، طراحان فضاپیما باید بدانند بدن خدمه در طول مأموریت چه تغییراتی خواهد کرد تا فضای داخلی، صندلی‌ها، لباس‌ها و تجهیزات متناسب با این شرایط ساخته شوند.

در واقع، همان چند سانتی‌متر افزایش قد می‌تواند برای یک فضانورد یک اتفاق جالب باشد، اما برای مهندسی یک فضاپیما مسئله‌ای است که باید از روز اول طراحی در نظر گرفته شود. فضا محیطی است که حتی گرانش کمتر در آن می‌تواند اندازه و شکل بدن انسان را تغییر دهد؛ تغییری موقت، اما آن‌قدر مهم که ناسا سال‌هاست آن را با اندازه‌گیری و آزمایش‌های پزشکی دنبال می‌کند.