Na co chorują astronauci?

Transkrypt

1 Na co chorują astronauci? Wydział Fizyki i Astronomii Uniwersytetu Zielonogórskiego WFiA UZ 1 / 21

2 Podstawowy problem nieziemska grawitacja Nacisk N wywierany na podłogę windy N = m(g ± a) a przyspieszenie związane z ruchem, g przyspieszenie grawitacyjne. Ciało ludzkie jest przystosowane do ziemskiej grawitacji Q siła ciężkości F b siła bezwładności R siła reakcji podłogi N wartość siły nacisku na podłogę WFiA UZ 2 / 21

3 Nacisk na podłogę windy Zadanie Ile wynosi wartość siły nacisku na podłogę windy wywierana przez człowieka o masie m = 60 kg w poszczególnych sytuacjach: winda porusza się ze stałą prędkością w dół winda porusza się z przyspieszeniem a = 2 m/s 2 w dół winda porusza się z przyspieszeniem a = 9.81 m/s 2 w dół winda hamuje w dół z opóźnieniem a = 3 m/s 2 w dół winda porusza się ze stałą prędkością w górę winda porusza się z przyspieszeniem a = 2 m/s 2 w górę winda hamuje w górę z opóźnieniem a = 3 m/s 2 w dół Pytanie Dlaczego astronauci w stacji kosmicznej okrążającej Ziemię znajdują się w stanie nieważkości? WFiA UZ 3 / 21

4 Nieważkość w warunkach domowych lot paraboliczny Lot paraboliczny: Film 1 i Film 2 Koty w stanie nieważkości i astronauci w stacji kosmicznej WFiA UZ 4 / 21

5 Dolegliwości zdrowotne podsumowanie WFiA UZ 5 / 21

6 Choroba lokomocyjna czasowe nudności u 50% astronautów wywołane nieważkością skala Garna do określenia odczuwanego natężenia objawów, od nazwiska senatora Jake a Garna. Uczestniczył w misji kosmicznej na pokładzie wahadłowca Discovery w 1985 i doświadczał wyjątkowo silnych nudności. astronauci przyjmują leki niwelujące objawy choroby lokomocyjnej ćwiczenia przygotowawcze w wirowkach, na obrotowych krzesłach,... WFiA UZ 6 / 21

7 Osłabienie kości i zanik mięśni, osteroporoza brak grawitacji powoduje, że układ kostny nie przenosić obciążeń, a mięśnie nie utrzymują pozycji ciała i nie pracują podnosząc przedmioty brak stymulacji mięśni i kości powoduje ich osłabienie, średnio utrata 1-2% tkanki kostnej w ciągu miesiąca misji kosmicznej, u osób starszych 1-1.5% w ciągu roku brak grawitacji powoduje rozluźnienie kręgów i kręgosłup wydłuża się o ok. 5 cm. Skutkuje to bólami pleców nieużywanie stóp skutkuje schodzeniem ze stóp płatów skóry aby przeciwdziałać tym zjawiskom, astronauci ćwiczą na orbicie, używając sprzętów działających niezależnie od grawitacji (np. sprężyn, gumy) WFiA UZ 7 / 21

8 Wpływ na pracę serca zmniejszenie mięśnia sercowego spowolnienie pracy serca w organizmie na orbicie krąży mniej krwi, bo nie występuje zjawisko jej zalegania w kończynach dolnych. Po powrocie z kosmosu człowiek jest pozbawiony tego zapasu, więc gdyby wstał, natychmiast straciłby przytomność. zmniejszenie produkcji czerwonych krwinek Zmiana kształtu i rozmiarów serca kolor zielony pod wpływem grawitacji kolor czerwony w stanie nieważkości WFiA UZ 8 / 21

9 Przemieszczenie płynów ustrojowych na Ziemi płyny ustrojowe (krew, limfa) podlegają grawitacji zastawki w żyłach kończyn dolnych (tzw. pompa żylno-mięśniową), pomagają przepychać krew do góry pod nieobecność grawitacji pompa działa dalej. W rezultacie kosmonauci mają za dużo krwi w górnej połowie ciała jest widoczne opuchnięcie twarzy w pierwszych dniach misji potem ten efekt ustępuje, bo zwiększa się wydzielanie wazopresyny, czyli hormonu odpowiadającego za utrzymywanie ciśnienia przez wydzielanie wody z moczem. na Ziemi początek misji po adaptacji bezpośrednio po powrocie na Ziemię WFiA UZ 9 / 21

10 Kosmiczne zdrowie Narażenie na promieniowanie kosmiczne brak osłony pochodzącej od pola magnetycznego Ziemi skutkuje brakiem osłony przed promieniowniem kosmicznym. Narażenie nasila się w czasie burz słonecznych brak ochronnej warstwy ozonowej cząstki promieniowanie kosmicznego mają bardzo duże energie i jonizują (rozrywają) cząsteczki materii, przez którą przechodzą. WFiA UZ 10 / 21

11 Narażenie na promieniowanie kosmiczne Uszkodzenie cząsteczek DNA zwiększa ryzyko wystąpienia nowotworów uszkodzenia cząsteczek tkanek oka przy dużym nasileniu mogą przyczynić się do katarakty cząstki promieniowania przechodzące przez siatkówkę oka są rejestrowane w postaci błysków NASA wprowadziła limity czasu przebywania astronautow w Kosmosie Filmy o o wpływie promieniowania kosmicznego na astronautów podróżująych samolotami WFiA UZ 11 / 21

12 Zaburzenia wzroku testy 300 amerykańskich astronautów pokazały, że ok. 50% uczestników długotrwałych misji kosmicznych (sześciomiesięcznych lub dłuższych) doświadcza problemów z widzeniem z bliska podczas lotu oraz przez pewien czas po powrocie na Ziemię. problemy z widzeniem z daleka: około 12 % uczestników misji, które trwały ponad 6 miesięcy i 6.6 % uczestników krótszych misji zaburzenia te są prawdopodobnie związane ze wzrostem ciśnienia płynu mózgowo- rdzeniowego i zaburzeniami pracy nerwów wzrokowych Film przedstawiający zmiany widzenia astronautów wywołane zmienami przepływu krwi WFiA UZ 12 / 21

13 Problemy ze snem brak naturalnego rytmu dnia. Np. okres obiegu międzynarodowej stacji kosmicznej wynosi ok. 90 min., czyli Słońce wschodzi i zachodzi co 90 min. Astronauci zakładają do snu opaski na oczy. sen zakłóca hałas związany z pracą różnych systemów, oświetleniem instrumentów, bliskością innych osób WFiA UZ 13 / 21

14 Problemy ze snem w warunkach nieważkości pojęcia góry i dołu tracą sens, więc astronauci mogą spać w każdej pozycji, bez niedogodności związanych ze złym ułożeniem się i cierpnięciem kończyn. Aby uniknąć dryfowania w trakcie snu śpiwory są przypinane do ścian statku podniebienie miękkie nie zapada się podczas snu więc znikają przyczyny chrapania i bezdechu WFiA UZ 14 / 21

15 Kosmiczne zdrowie Infekcje na stacji kosmicznej Mir zidentyfikowano 234 różnych bakterii i grzybów, częste zapalenia spojówek na stacji Mir w Kosmosie niektóre antybiotyki okazywały się znacznie mniej skuteczne i konieczne było zwiększanie ich dawek WFiA UZ niektóre bakterie bardziej zjadliwe w stanie mikrograwitacji np. Salmonella typhimurium 15 / 21

16 Przegrzanie na Ziemi organizm chłodzony jest przez konwekcję: powietrze przy skórze się nagrzewa, rozszerza się i przemieszcza do góry, a na jego miejsce napływa porcja chłodniejszego powietrza gdy nie ma grawitacji, nie ma różnicy ciężarów powietrza ogrzanego i chłodnego organizm łatwo się przegrzewa krople potu unoszą się w powietrzu. Stwarzają zagrożenie, bo doskonale przewodzą prąd, a statek kosmiczny jest nafaszerowany elektroniką Amerykanie wymyślili odkurzacz do potu, ale raczej zaleca się ograniczenie wysiłku WFiA UZ 16 / 21

17 Pył księżycowy drobinki pyłu księżycowego mają ostre krawędzie, są aktywne chemicznie, a przede wszystkim są wszędobylskie. pył w warunkach nieważkości lub poważnie zmniejszonej grawitacji nie osiada na powierzchni ciała niebieskiego lecz unosi się może to prowadzić do choroby zwanej pylicą płuc. Prawdopodobnie to właśnie pył księżycowy spowodował katar sienny u Harrisona Schmitta z Apollo 17 ostatniego człowieka spacerującego po Księżycu WFiA UZ 17 / 21

18 Problemy psychiczne spowodowane trudnymi warunkami życiowymi, stresem, izolacją, koniecznością przebywania w niewielkiej, zamkniętej przestrzeni i stałym kontaktem z innymi członkami załogi apatia, osłabienie, poczucie zmęczenia i wahania nastroju na pokładzie Skylab doszło niemal do buntu załogi: wzmożona agresja i wrogie postawy wobec dowódców WFiA UZ 18 / 21

19 Kombinezon WFiA UZ 19 / 21

20 Ścieżki Kopernika program Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego projekt System wizualizacji orbit sztucznych satelitów Ziemi oraz trajektorii sond kosmicznych w Układzie Słonecznym projekt realizowany przez Lubuskie konsorcjum wirtualnej eksploracji Układu Słonecznego, w skład którego wchodzą Uniwersytet Zielonogórski i Polskie Towarzystwo Miłośników Astronomii w Zielonej Górze, strona główny wynik: program komputerowy warsztaty z programowania cykle wykładów popularyzujących zagadnienia dynamiki ciał niebieskich naturalnych i sztucznych WFiA UZ 20 / 21

21 Dla zainteresowanych zostalem wniebowziety.html lokomocyjna Jak nie zostalam astronautka.html -kichanie-podraznienie-nasa-lot-zalogowy, WFiA UZ 21 / 21