L'astronauta Edward T. Lu esercita sul Cycle Ergometer with Vibration Isolation System (CEVIS) nel laboratorio Destiny sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS). Perché gli astronauti a bordo della ISS lavorano tutto il tempo? Guarda altre foto di astronauti. Immagine per gentile concessione della NASA Quando le persone sulla Terra decidono di iniziare ad allenarsi, lo fanno per diversi motivi. Facciamo esercizio per mantenere il nostro cuore sano, tono muscolare, ridurre lo stress o perdere un po' di peso. Per gli astronauti che vivono in un ambiente come la Stazione Spaziale Internazionale, però, l'esercizio non è una questione di scelta, è una necessità. Hanno bisogno di continuare a muoversi nello spazio per tutti i motivi di cui sopra e altro ancora.
Se hai visto di nascosto uno degli orari giornalieri della Stazione Spaziale Internazionale, noteresti molto esercizio. Sebbene gli orari siano sempre diversi e ogni giorno richieda diversi compiti:un giorno potrebbe essere pieno di interviste a riviste e programmi televisivi, un altro giorno potrebbe includere una passeggiata spaziale per riparare una parte della stazione:ci sono quattro cose che gli astronauti faranno sempre durante i loro soggiorni. Insieme al mangiare, dormire e chiamare a casa per parlare con i familiari, l'esercizio fisico è una delle attività più importanti nell'intensa giornata di un astronauta. Infatti, gli astronauti ricevono fino a quattro ore di esercizio in un periodo di 16 ore.
Perché gli astronauti a bordo della ISS lavorano così tanto? Oltre a tenersi in forma e rimanere al passo con il loro gioco, il motivo principale per cui gli astronauti si allenano durante il viaggio nello spazio è perché soffrono di una condizione simile a osteoporosi , una malattia che provoca una significativa perdita di massa ossea. Ma aspetta, gli astronauti non sono al culmine della salute? In che modo l'essere nello spazio divora le tue ossa?
Perché vivere nello spazio influisce in modo diverso sul nostro corpo, e cosa possono fare gli astronauti al riguardo? I manubri faranno il trucco, o hanno bisogno di qualcosa in più? Per scoprire perché gli astronauti hanno bisogno di rimanere carichi nello spazio, leggi la pagina successiva.
L'astronauta G. David Low utilizza un tapis roulant a bordo della navetta spaziale Columbia mentre i compagni di equipaggio Daniel C. Brandenstein e James D. Wetherbee guardano. Time Life Pictures/NASA/Getty Images Quando un astronauta trascorre molto tempo nello spazio, lui o lei sperimenta gli effetti della microgravità e rimane senza peso durante l'intero viaggio. Invece di restare ancorati al pavimento come facciamo sulla Terra, gli astronauti galleggiano come fanno i nuotatori sott'acqua, e devono aggrapparsi a qualcosa se vogliono rimanere stabili.
I ricercatori hanno scoperto che dopo aver trascorso settimane o mesi in un ambiente senza peso, gli astronauti perdono una quantità significativa di densità minerale ossea (BMD) . La perdita di BMD nella colonna vertebrale, collo e bacino è di circa 1,0-1,6% al mese, mentre l'osso corticale, il pesante, parte esterna dell'osso che si trova intorno a tutto il corpo e alle gambe, subisce una perdita di circa lo 0,3-0,4 percento al mese. Per confronto, un adulto sano sulla Terra perde il 3% della struttura ossea corticale nel corso di un decennio:un astronauta potrebbe perdere così tanto in meno di un anno nello spazio.
Il risultato di questa perdita ossea sono le ossa indebolite che sono più soggette a fratturarsi al ritorno sulla Terra. Cosa c'è di più, anche a distanza di anni, l'astronauta non avrà recuperato la stessa densità ossea che aveva prima del lancio.
Allora perché accade una cosa del genere nello spazio? Gli astronauti sperimentano la perdita ossea per lo stesso motivo per cui lo fanno i pazienti cronicamente costretti a letto:i loro interi scheletri non sopportano alcun peso. Passano attraverso un periodo chiamato scarico scheletrico , in cui le ossa perdono la capacità di creare nuove cellule ossee e sostituire quelle vecchie. Anche il movimento di importanti minerali come calcio e fosforo rallenta.
Anche se gli esperti non sono sicuri del perché ciò accada in condizioni di microgravità, Dott. Roger K. Long, un ricercatore in endocrinologia che esegue ricerche per il National Space Biomedical Research Institute (NSBRI) sta attualmente cercando questa risposta specifica. Lui e il suo mentore, Dott. Daniel B. Bikle, credono che ci siano tre sostanze in gioco quando gli astronauti subiscono una perdita ossea: fattore di crescita insulino-simile (IGF-1) , una sostanza chimica prodotta nelle ossa che fa crescere le ossa e la cartilagine; Recettore IGF-1 , che si trova all'interno delle cellule ossee e consente loro di reagire all'IGF-1; e intergrin beta-3 , una proteina che aiuta la funzione del recettore IGF-1. I ricercatori ritengono che durante l'assenza di gravità, il corpo produce meno integrina beta-3, il che rende più difficile per il recettore IGF-1 trasmettere qualsiasi messaggio da IGF-1 alle cellule ossee e dire loro cosa fare. Il risultato dovrebbe essere una diminuzione della produzione ossea e un aumento della perdita ossea.
Quali esercizi eseguono gli astronauti per ridurre il rischio di perdita ossea? E possono prendere qualche medicina per aiutare? Per saperne di più sulle tecniche e le attrezzature utilizzate nello spazio, leggi la pagina successiva.
L'astronauta Steven A. Hawley, specialista di missione, corre su un tapis roulant sul ponte centrale dello Space Shuttle Columbia. L'esercitazione ha aiutato a valutare il sistema di isolamento dalle vibrazioni del tapis roulant (TVIS) per la Stazione Spaziale Internazionale (ISS). Foto per gentile concessione della NASA Ci sono tre dispositivi di equipaggiamento di base che gli astronauti usano durante i voli spaziali.
Il tapis roulant sulla Stazione Spaziale Internazionale, formalmente chiamato il Sistema di isolamento dalle vibrazioni del tapis roulant (TVIS) , è proprio come qualsiasi altro sulla Terra, tranne per il fatto che non è affatto collegato alla stazione. Si aggira semplicemente intorno come gli astronauti. Questo ha tre vantaggi:il peso della stazione stessa è inferiore, c'è una riduzione delle vibrazioni e il tapis roulant si muove con l'astronauta. I membri dell'equipaggio devono ancora indossare un'imbracatura e attaccarsi al tapis roulant; altrimenti, i loro piedi spingeranno semplicemente la macchina lontano da loro se tentassero di correre.
Anche gli astronauti usano il Cicloergometro con sistema di isolamento dalle vibrazioni (CEVIS) , che è essenzialmente una bicicletta meccanica. Il CEVIS è in realtà imbullonato al pavimento della ISS, e gli astronauti si allacciano le scarpe nelle fibbie e indossano le cinture di sicurezza per tenersi giù. Finalmente, il Dispositivo per esercizi resistivi (ROSSO) è un dispositivo di sollevamento pesi che simula la gravità. Sia il CEVIS che il RED aiutano a costruire muscoli e prevenire atrofia muscolare , un'altra condizione che gli astronauti e i pazienti costretti a letto sperimentano dopo lunghi periodi di inattività.
Anche con un sacco di tempo messo da parte per l'esercizio, gli astronauti soffrono ancora di piccole quantità di perdita ossea. Questo pone un problema se vogliamo che le persone rimangano per periodi di tempo prolungati in un posto come la luna, dove c'è molta meno gravità. Poiché gli astronauti rimangono nello spazio solo per poche settimane o mesi alla volta, non sappiamo se la perdita ossea alla fine si assottiglia e si ferma, o se continua a succedere.
Gli scienziati stanno pensando a nuovi modi per invertire la perdita ossea. Piastre vibranti su cui gli astronauti stanno in piedi per 10-20 minuti al giorno mentre lavorano, ad esempio, può simulare la sensazione di sostenere un peso e ridurre la quantità di perdita ossea durante il volo spaziale. I ricercatori della NASA hanno anche suggerito di ruotare intere navette o stazioni per creare una forza gravitazionale significativa o progettare grandi centrifughe per superare la perdita ossea [fonte:Houston Chronicle].
Gli astronauti prestano anche molta attenzione alla loro dieta e assumono integratori alimentari di calcio e altri farmaci come biofosfonati e citrato di potassio, ma questo non risolve necessariamente nulla:la radice del problema è ancora la mancanza di gravità [fonte:Dartmouth News].
Anche gli studi su come gli astronauti vivono nello spazio e tentano di contrastare la perdita ossea possono giovare alla vita qui sulla Terra. Il Agenzia spaziale europea (ESA) , ad esempio, sta monitorando e ricercando attentamente l'attività degli astronauti sulla ISS:ha collaborato con l'Istituto di ingegneria biomedica e Scanco Medical per progettare uno scanner speciale che crea immagini di alta qualità, Immagini 3D delle strutture ossee per lo studio e la misurazione della crescita ossea [fonte:ESA]. Le loro scoperte potrebbero aiutare sia gli astronauti nello spazio che i pazienti affetti da osteoporosi sulla Terra. Anche se le cause dell'osteoporosi e della perdita ossea degli astronauti sono diverse, la prima avviene attraverso i cambiamenti ormonali, quest'ultimo attraverso la soppressione del peso - i trattamenti possono essere simili.
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