在月球上側身奔跑可能是創造個人人造重力的關鍵
生活中很少有事情是確定的。但在未來十年左右的時間里,人們似乎很有可能探索月球表面,一次在那里停留數周,甚至數月。這一事實與我們確定的事情相撞。當人類在低重力環境中度過時光時,會對他們的身體造成傷害。
可以做些什么?
科學家們研究了微重力和低重力對人體的影響。出現了幾個問題,如肌肉萎縮和骨脫礦.心血管調節受到影響,身體姿勢和運動的神經控制也會受到影響。但是,盡管研究人員越來越多地了解其影響,但解決方案卻滯后了。
發表在《皇家學會開放科學》上的一篇新論文為這些問題提出了一種新穎的、低技術含量的解決方案。它的標題是”月球定居點圓形墻內的水平運行:低重力失調的綜合對策?“ 主要作者是米蘭大學生理學教授阿爾貝托·米內蒂(Alberto Minetti)。
Minetti和他的合著者指出,針對特定問題的特定練習可能不是最好的方法。相反,全身鍛煉可以成為支持宇航員健康的有力工具。
“與其只訓練選定的肌肉群,不如進行運動等'全身'活動,這似乎是更好的候選者,”他們解釋說。但是,這有一個問題。“但是在月球引力下,'懸臂式'行走和彈跳步態(如跑步)都以更快的速度表現出異常的動態,”他們寫道。
異常的動態意味著宇航員從這種運動中獲益不多。它受到“......身體質心的動能和勢能之間的不平衡,“作者寫道。
這意味著它不能用來獲得與地球上相同的鍛煉。
“此外,在月球引力下,彈跳步態的代謝需求降低,限制了它們對心肺健康的潛在刺激,”作者解釋說。
有一些潛在的解決方案可以幫助月球宇航員在低重力下保持健康。一種是離心機,其中旋轉運動模擬重力,鼓勵身體保持肌肉和骨量。但它們是能源密集型的,而且不切實際。
作者提出了一種新的解決方案。你見過嗎死亡之墻?
“在這里,我們提出了一個新穎的解決方案:月球居民可以在垂直圓形墻的內側奔跑,因此平行于月亮的表面,“作者寫道。
在死亡之墻 (WoD) 中鍛煉將有助于維持肌肉質量、骨密度、心血管健康和神經控制。
在地球上,重力太強,人類無法繞著WoD的兩側奔跑。只有機動車和自行車才能做到這一點。但在月球上,較弱的引力使它們變得實用。
研究人員模擬了月球WoD,并測試了在其中運行的受試者的表現。他們租用了一天的WoD,并使用蹦極繩來減輕參與者的體重,模擬月球的低重力。
兩名參與者參加了測試:一名36歲的男性和一名33歲的女性。蹦極經過調整,因此每個參與者的體重占其體重的六分之一。安全帶卸下了受試者身體的一側,以進一步模擬月球條件。每個參與者來自 WoD 的數據與跑步機數據相結合,以得出可靠的結果。
一旦進入 WoD 并連接到線束,這就是實驗的樣子。
參與者很快就掌握了在 WoD 內水平運行所需的不尋常運動。
“這個過程只需要5-8次嘗試,并允許他們在沒有幫助的情況下開始運行,”作者寫道。參與者“......他們解釋說,通過安全地放慢步伐并從墻上的水平姿勢下降到 WoD 地板上的直立姿勢來結束他們的表演,“他們解釋說。
作者說,他們已經成功地展示了使用WoD來支持月球宇航員健康的基礎知識。
他們解釋說:“我們首次證明,人類可以在低重力條件下安全地在圓柱體內水平運行,圓柱體大小為陸地'WoD',通過速度驅動,自生成更高的人工重力。
研究人員相信,死亡之墻的想法可以幫助月球宇航員應對月球重力的慢性影響。同時,他們也意識到自己的樣本量小,以及研究的其他局限性。
“總之,雖然意識到樣本量小,在如此奇特的現場實驗中運動學獲取的粗糙性,以及需要專門的臥床休息研究來完善這一主題,但我們對我們的發現充滿信心,”他們在結論中寫道。
雖然在月球上正常跑步是不可能的,但 WoD 提供了一種獲得每天短期 WoD 鍛煉的好處的方法。
使用 WoD 的參與者創建了“......一個足夠高的(橫向)自生的人工重力,可能能夠通過每天幾圈短短的、幾乎是“陸地”的跑步圈,保持可接受的心肺運動健康和骨礦物質狀態,有助于局部移動和工作,為長途旅行做準備。火星,并完好無損地回家。
圍繞低技術解決方案來解決令人困惑的問題有一種優雅。一個簡單的WoD可以成為月球低重力的解決方案,而不是像離心機這樣復雜、耗能的設備。
作者總結說:“所有這一切都是通過使用已經在他們的圓形居住單元中建造的廉價和被動設施來實現的。