Wetenschap
Passende lichaamsbeweging is een belangrijk onderdeel van de gezondheid van de bemanning tijdens ruimtemissies
Toekomstige missies naar de maan en Mars moeten veel uitdagingen aangaan, waaronder het voorkomen van verlies van bot- en spierweefsel bij astronauten. Onderzoek naar het Internationale Ruimtestation helpt deze uitdaging aan te pakken.
Zonder de zwaartekracht van de aarde zullen zowel de botten als de spieren atrofiëren, of kleiner en zwakker worden. Al vroeg realiseerden wetenschappers zich dat lichaamsbeweging een cruciaal onderdeel is van het behoud van gezonde botten en spieren in de ruimte, net zoals dat op aarde het geval is. Van eenvoudige elastische banden tijdens vroege missies, is oefenhardware steeds geavanceerder geworden. De huidige uitrusting omvat het gewichthefsysteem Advanced Resistive Exercise Device (ARED), een loopband van de tweede generatie genaamd T2, en de fietsergometer met vibratie-isolatie- en stabilisatiesysteem (CEVIS). Studies blijven deze apparatuur verfijnen, evenals de intensiteit en duur van de manier waarop astronauten deze gebruiken, waarbij bemanningsleden nu gemiddeld twee uur per dag trainen.
ARED, geïnstalleerd in 2008, maakt gebruik van een zuiger- en vliegwielsysteem om te zorgen voor een lading die in wezen gewichtheffen in gewichtloosheid nabootst. Een actueel onderzoek van ESA (European Space Agency), ARED Kinematics, analyseert het effect van dit soort oefeningen op het lichaam in microzwaartekracht om optimale trainingsprogramma's voor, tijdens en na een ruimtevlucht te helpen bepalen. De resultaten hebben aangetoond dat training vóór de vlucht de prestaties van een individu verbetert terwijl hij zich op het ruimtestation bevindt, net zoals training in het voorseizoen atleten helpt in latere competities.
Van 2001 tot 2011 gebruikten bemanningsleden het Interim Resistive Exercise Device (IRED), dat kon worden geconfigureerd voor ten minste 18 verschillende oefeningen waarbij zowel de spieren van het boven- als het onderlichaam werden gebruikt met een weerstandskracht van maximaal 300 pond. Uit een retrospectieve evaluatie bleek dat er enige correlatie bestond tussen de kracht vóór de vlucht en veranderingen na de vlucht, en analyse suggereerde dat een weerstandsapparaat dat hogere belastingen en verbeterde trainingsvoorschriften biedt, grotere voordelen zou kunnen bieden.
CEVIS, geïnstalleerd in 2001 en geüpgraded in 2023, maakt gebruik van wrijving en weerstand en is computergestuurd om een nauwkeurige werklast te handhaven. Het systeem geeft parameters weer zoals fietssnelheid, hartslag, verstreken tijd en details over het trainingsvoorschrift. Een onderzoek met behulp van de door CEVIS verzamelde gegevens concludeerde dat tot 17% van de astronauten verlies van spierprestaties, botgezondheid en cardiorespiratoire conditie zou kunnen ervaren als toekomstige missies de huidige tegenmaatregelen tegen oefeningen blijven gebruiken. De onderzoekers merken op dat dit de noodzaak benadrukt om de huidige regimes verder te verfijnen, andere interventies toe te voegen of de conditioneringspreflight te verbeteren.
Geschikte apparatuur is belangrijk, maar dat geldt ook voor de manier waarop deze wordt gebruikt. Vroege trainingsregimes omvatten hardlopen op een loopband met lage snelheid en het uitvoeren van weerstandsoefeningen bij lage belasting gedurende langere tijd. Ondanks dat ze tot 10 uur per week aan lichaamsbeweging besteedden, bleven astronauten spiermassa en botdichtheid verliezen. Steeds meer bewijsmateriaal toonde aan dat oefeningen met een hoge intensiteit en een laag volume effectiever waren in het behouden van de conditie op aarde. De Integrated Resistance and Aerobic Training Study (Sprint) vergeleek de resultaten van trainingen met lage intensiteit en hoog volume met hoge intensiteit en laag volume trainingen in microzwaartekracht.
De resultaten waren vergelijkbaar, maar kortere trainingen besparen de tijd van de bemanning – een waardevolle hulpbron tijdens missies – en verminderen de slijtage van de oefenapparatuur.4 Toekomstige missies kunnen beperkt blijven tot één enkel apparaat voor zowel aërobe als weerstandsoefeningen, waardoor kortere trainingen nodig zijn, zodat elke bemanning lid komt aan de beurt. Lichaamsbeweging met een hogere intensiteit zou deze limieten kunnen compenseren.
Een onderzoek genaamd VO2max documenteerde veranderingen in de maximale zuurstofopname, die wordt beschouwd als een standaardmaatstaf voor iemands aërobe en fysieke arbeidscapaciteit. Langdurige ruimtevluchten veroorzaakten een significante afname van de maximale zuurstofopname en de aërobe inspanningscapaciteit. Deze resultaten hebben belangrijke implicaties voor toekomstige ruimtemissies van lange duur, en dragen bij aan het bewijs dat de huidige tegenmaatregelen mogelijk niet adequaat zijn.
Muscle Biopsy, een onderzoek van ESA (European Space Agency), analyseerde moleculaire veranderingen in skeletspieren voor en na een ruimtevlucht en identificeerde een enzymproduct dat zou kunnen worden gebruikt als een mogelijke indicator voor de gezondheid van spieren. De bevindingen suggereren dat de huidige trainingsprotocollen effectief zijn in het voorkomen van spierdeconditionering en verbeteringen ondersteunen in tegenmaatregelen om de gezondheid en prestaties van de bemanning tijdens toekomstige verkenningsmissies in de ruimte te beschermen.
-
NASA-astronauten Jack Fischer en Peggy Whitson bereiden zich voor op een sessie van de Sprint-studie. Krediet:NASA -
NASA-astronaut Don Pettit voert het VO2max-experiment uit met behulp van de CEVIS. Krediet:NASA
Hoewel de huidige oefenprogramma's veranderingen in het bewegingsapparaat lijken te matigen, variëren de individuele resultaten. Bovendien kunnen de huidige regimes waarschijnlijk niet direct worden overgedragen naar langere verkenningsmissies vanwege ruimtebeperkingen, milieuproblemen zoals de verwijdering van hitte en vocht, onderhouds- en reparatiebehoeften van apparaten, en de uitdagingen van het vinden van tijd voor oefeningen en het vermijden van interferentie met het werk van andere mensen. bemanningsleden.
Geplande missies om de maan en de diepe ruimte te verkennen kunnen maximaal drie jaar duren. Onderzoek blijft zich richten op de combinatie van voeding, lichaamsbeweging en medicijnen die astronauten gezond kunnen houden tijdens ruimtevluchten, wanneer ze voet op de maan of Mars zetten, en wanneer ze terugkeren naar de aarde. Omdat veroudering, een zittende levensstijl en ziekten bot- en spierverlies op aarde veroorzaken, kan dit onderzoek ook mensen ter plaatse ten goede komen.