L'esercizio non è solo per gli atleti legati alla Terra:gli astronauti devono mantenersi in forma mentre sono nello spazio. Guarda altre foto di astronauti. Getty Images/Getty Images Tutti gli astronauti della NASA affrontano l'assenza di gravità nello spazio. L'effetto a lungo termine del tempo prolungato trascorso in un ambiente privo di gravità è che indebolisce il corpo. I voli spaziali causano l'atrofia dei muscoli e la riduzione della densità delle ossa. Per impedirlo, o almeno limitare il danno, La NASA ha preparatori atletici e tecnici di riabilitazione fisica nello staff per mettere in forma gli astronauti per i voli spaziali. Gli istruttori insegnano anche agli astronauti come mantenere i loro corpi in forma ideale durante il volo e poi lavorano con loro per ripristinare le loro condizioni fisiche una volta tornati sulla Terra.
Gli istruttori hanno sviluppato vari regimi di esercizi e di allenamento della forza per ogni fase della missione. Si concentrano principalmente su più articolazioni, esercizi di carico e della parte inferiore del corpo per affrontare le parti del corpo che sono tipicamente più indebolite dalla mancanza di gravità. L'atrofia muscolare e la perdita di densità ossea sono più probabili nella parte inferiore del corpo, che viene utilizzato meno delle braccia e del busto nello spazio a causa dell'assenza di gravità. Attività come stare in piedi e camminare danno ai nostri muscoli e alle nostre ossa un allenamento costante sulla Terra; ma nello spazio, difficilmente si abituano.
Ricerca e sviluppo della NASA di programmi di formazione e macchinari per preparare, mantenere e riabilitare gli astronauti ha contribuito in modo sostanziale al corpo generale delle conoscenze sulla fisiologia (scienza dell'esercizio). Ha anche portato a disponibilità in commercio, Attrezzature per l'esercizio e la terapia fisica ispirate alla NASA.
Studi condotti dalla NASA sugli effetti dei viaggi spaziali sul corpo -- studi iniziati nei primi giorni del programma spaziale, prima che qualcuno avesse ancora lasciato la Terra - ha dimostrato che l'esposizione prolungata all'ambiente a bassa gravità dello spazio porta a una diminuzione della quantità di calcio nelle ossa, cellule del sangue deformi e uno strato extra di grasso intorno al cuore (correlato al ridotto livello di attività fisica). I medici della NASA hanno condotto esami post-volo di astronauti, tutti i quali hanno sperimentato la perdita di densità ossea e muscolare. L'agenzia ha deciso che avrebbe dovuto sviluppare programmi di allenamento e attrezzature specifiche per le particolari esigenze degli astronauti.
Prima del lancio della stazione spaziale Skylab della NASA nel 1973, l'agenzia ha assunto l'ingegnere Boeing Gary Graham per ideare una macchina per esercizi cardiovascolari che mantenesse il cuore in forma e ottimizzasse il flusso sanguigno. Gli astronauti dovrebbero anche essere in grado di usarlo nello spazio. Graham e il suo team alla NASA alla fine hanno prodotto una macchina per esercizi per gli astronauti chiamata CMC Shuttle 2000.
Per utilizzare il CMC Shuttle, gli astronauti giacciono supini su una carrozza che scivola su un binario. Prossimo, spingono i piedi da una pedana e poi si tirano mentre si aggrappano a corde elastiche regolabili che forniscono resistenza. Ad ogni ripetizione, la macchina muove il diaframma dell'utilizzatore ed esercita la cavità toracica, attirando il sangue al cuore e aiutando a mantenere la salute del cuore e il flusso sanguigno generale.
Gli astronauti hanno utilizzato lo Shuttle CMC nella missione Skylab di 84 giorni dal 1973 al 1974. Sulla base delle osservazioni dei cuori, muscoli e flusso sanguigno degli astronauti che lo hanno utilizzato in volo, ulteriori perfezionamenti sono stati apportati al design. Una società chiamata Contemporary Design ha preso in licenza la tecnologia da Graham e dalla NASA nel 1991 e ha prodotto un'attrezzatura disponibile in commercio chiamata Shuttle 2000-1. Presente principalmente in ambienti diagnostici e riabilitativi, è una delle poche macchine ad essere utilizzata dai pazienti a riposo a letto. Non solo mantiene in salute il cuore di questi pazienti e il loro sangue scorre correttamente, lo Shuttle 2000-1 previene l'atrofia di ossa e muscoli usati raramente.
Anche gli atleti di alto livello utilizzano lo Shuttle 2000-1. Gli esercizi eseguiti sulla macchina - chiamati pliometria - forniscono forti, veloce, contrazioni muscolari. Questi esercizi trattano i muscoli come carichi, molle a spirale, fornendo enormi esplosioni di velocità e potenza quando viene rilasciato. Così, se la necessità è di riabilitazione, mantenimento o portare il corpo al livello fisico successivo, una macchina sviluppata dalla NASA per gli astronauti lo rende possibile.
Alla fine degli anni '80, Il ricercatore della NASA Robert Whalen è stato incaricato di trovare modi per aiutare gli astronauti a mantenere le forze con nuovi esercizi nello spazio. Affinché un corpo nello spazio mantenga la sua normale condizione fisica, l'esercizio richiede pesi per simulare gli effetti della gravità sulla Terra. Whalen ha proposto di utilizzare la pressione dell'aria differenziale negli esercizi di volo spaziale. Appesantire gli astronauti con l'aria mentre si esercitano imiterebbe la gravità, prevenendo così il degrado osseo e muscolare.
Fino a quel momento, l'esercizio in volo per gli astronauti era sia difficile che imperfetto. L'equipaggiamento standard della NASA era un ripido, tapis roulant antigravitazionale. Per rimanere sul posto, gli astronauti sono stati imbrigliati alla macchina. Non solo era scomodo, ma soffocava il movimento dei muscoli che avrebbe dovuto aiutare. Whalen ha alterato il concetto di tapis roulant applicando elevate forze di pressione dell'aria specificamente calibrate per abbinare l'effetto che la gravità avrebbe su quell'astronauta.
Il G-Trainer di Whalen assomiglia a un tapis roulant racchiuso in un castello gonfiabile. L'utente si arrampica in un foro ermetico sopra il battistrada. Una volta lì, l'astronauta corre o cammina, e la macchina calibra le sezioni gonfiabili, applicando la pressione dell'aria al peso dell'astronauta, sollevando il corpo quanto necessario per spingere indietro la parte inferiore del corpo e fornendo manualmente lo stesso servizio che la gravità fa naturalmente.
Nel 2005, La NASA e Whalen hanno concesso in licenza il brevetto per il G-Trainer a una società chiamata Alter-G, Inc, che ha adattato la macchina sia per uso medico che per la preparazione atletica. Il suo tapis roulant AlterG Anti-Gravity fornisce supporto per i pazienti con riabilitazione fisica con ridotta forza della parte inferiore del corpo. Ma c'è una grande differenza tra questo e il modello della NASA, perché, tecnicamente, il tapis roulant fa sulla Terra l'opposto di quello che fa nello spazio. Nello spazio, l'aria aggiunge peso e fornisce una sana resistenza. Sulla terra, scarica peso. Oggi, il G-Trainer è ampiamente utilizzato nei centri di riabilitazione, ospedali militari e nelle strutture di allenamento di squadre sportive professionistiche e universitarie.
La NASA condivide attivamente le sue conoscenze con la comunità della preparazione atletica, offrendo anche uno stage di preparazione atletica. Aperto a studenti che intraprendono una carriera nella preparazione atletica, il tirocinio fornisce preziosi, esperienza del mondo reale. La medicina fisica e la riabilitazione dei muscoli e delle ossa sono coperte, così come le valutazioni fisiche effettive dei pazienti (compresi gli astronauti). I tirocinanti hanno anche l'opportunità di aiutare a progettare regimi di riabilitazione e formazione.
