Dès les premiers jours du vol spatial habité, il est devenu évident que les longs voyages en l'absence de gravité terrestre peuvent avoir des conséquences très néfastes pour le corps de l'astronaute. Rester en apesanteur entraîne une diminution significative de la masse musculaire.
Les changements arrivent très vite : en raison du manque de gravité auquel les muscles résistent généralement, ils s'affaiblissent en une semaine seulement. Cela est particulièrement vrai pour les muscles des jambes, du dos et du cou. Pendant le vol spatial, il ne se passe rien de terrible, mais après le retour sur Terre, le risque de blessure augmente. Que faire?
Heureusement, le problème peut être facilement résolu en effectuant une variété d'exercices physiques à bord de la station. C'est pourquoi dans les stations spatiales, à commencer par Salyut-1, il y a toujours des simulateurs qui soutiennent le tonus musculaire des membres de l'équipe. Mais même s'ils font des exercices physiques, les astronautes reviennent encore affaiblis sur Terre.
L'un des premiers concepts de gravité artificielle de la NASA. L'
exercice fait perdre un temps précieux, car chaque heure passée dans l'espace vaut la peine d'être consacrée à la recherche ou à l'entretien de la station elle-même. L'éducation physique des astronautes en orbite est littéralement dorée. C'est, pour ainsi dire, la salle de sport la plus chère du monde.
L'option la plus simple pour résoudre le problème des muscles et de l'exercice physique des astronautes consiste à créer une gravité artificielle à la station en utilisant la force centripète. En conséquence, tout ce qui se trouve à l'intérieur collera à l'intérieur du boîtier. En d'autres termes, tous les objets sur la station et les personnes reprendront leur poids - en tout ou en partie. Mais ici, un autre problème se pose - pour que la gravité sur le navire devienne égale à celle de la Terre, le navire ou la station elle-même doit être très grand ou tourner à une vitesse très élevée.
Récemment, des scientifiques japonais de l'Université de Tsukuba ont publié un article qui laisse espérer l'émergence de véritables systèmes de gravité artificielle à bord de stations spatiales avec un équipage. Des experts japonais ont mené une série d'expériences avec des souris, dont les résultats contribuent à l'émergence de ce qui n'était récemment que le lot de la science-fiction.
Expérience imparfaite
Le point probablement le plus intéressant de ce travail est que les scientifiques n'allaient pas à l'origine étudier la gravité artificielle. Ils ont entrepris d'en apprendre davantage sur l'atrophie musculaire chez les mammifères au niveau moléculaire, car elle est importante pour les voyages spatiaux à long terme.
En règle générale, ces études consistaient à envoyer des souris pendant une semaine ou deux, après quoi leurs tissus étaient comparés à un groupe témoin de rongeurs laissés sur Terre. Mais les Japonais ont décidé qu'une telle expérience était fondamentalement erronée.
Pourquoi? Lorsqu'il existe un groupe témoin et expérimental d'animaux, leurs conditions de vie doivent être similaires, à l'exception du facteur étudié. C'est-à-dire que les souris qui sont allées à l'ISS et sont restées sur Terre ont dû passer du temps, se nourrir, dormir, etc. le même. Une exception est la présence ou l'absence de gravité, facteur dont l'influence est étudiée. Mais il est impossible de créer des conditions aussi égales pour les souris « spatiales », en orbite les conditions de vie sont fondamentalement différentes de celles de la Terre.
Tout commence par un vol dans l'espace - les souris qui restent sur Terre, ne subissent pas de surcharge, elles ne sont pas influencées par d'autres facteurs accompagnant les souris "spatiales". Dans l'espace, les souris vivront dans un microcosme grâce aux systèmes correspondants de la station. En même temps, ils sont affectés par le rayonnement cosmique - la station ne peut pas être complètement isolée. A la fin de leur séjour à la station, les souris sont renvoyées sur Terre, et au cours de ce voyage, les rongeurs sont exposés à des facteurs spécifiques. Mais le groupe témoin de souris a passé tout ce temps dans une cage quelque part dans le laboratoire.
Probablement, certaines de ces conditions peuvent être simulées pour le groupe témoin, mais en tout cas ce ne sera pas une expérience assez pure.
Que faire?
La réponse est que tout a déjà été fait. Les Japonais ont développé une installation appelée Système de recherche en gravité artificielle multiple (MARS). C'est une petite centrifugeuse avec des capsules le long du bord, dans laquelle vivent des souris. Cette centrifugeuse tourne assez vite pour créer une gravité artificielle égale à celle de la Terre en apesanteur. Dans le même temps, seule la moitié des souris sont sur les bords. La deuxième partie de l'équipe de souris vit dans la partie inférieure de l'appareil, où il n'y a pas de gravité. De cette façon, les chercheurs peuvent être sûrs que toutes les souris de l'installation sont dans les mêmes conditions, à l'exception de facteurs tels que la gravité.
Les groupes témoin et expérimental mangent la même nourriture, boivent la même eau et respirent le même air.
Il s'est avéré que l'expérience a été réalisée en 2016, et ses résultats n'ont été publiés que maintenant. Une fois de plus, il a été possible de confirmer que la perte de masse musculaire dans des conditions de microgravité est plus forte que dans des conditions de gravité terrestre. Il n'y a pas de surprises ici. Mais en cours de route, il s'est avéré que l'expression du gène musculaire diffère chez les animaux des groupes témoins et expérimentaux. Et c'est une preuve solide que ce changement est causé par l'absence de gravité, et non par le rayonnement cosmique, comme on le pensait auparavant.
De plus, la possibilité de simuler la force de gravité en faisant tourner un système avec des animaux à l'intérieur a été confirmée. Les résultats de l'expérience correspondent aux hypothèses des scientifiques. Des recherches supplémentaires seront nécessaires à l'avenir, mais il a déjà été prouvé que la rotation d'un vaisseau spatial / d'une station tout au long du voyage dans l'espace prévient la perte musculaire, et un exercice prolongé n'est pas nécessaire dans ce cas.
Et après?
Les scientifiques prévoient de mener plusieurs expériences pour simuler la gravité de la Lune ou de Mars - cela aidera à découvrir ce qui arrive aux organismes animaux dans de telles conditions. Eh bien, après avoir étudié les résultats de ces expériences, il sera possible de comprendre ce qui arrivera à une personne vivant sur la Lune ou sur Mars.
Et ce sont déjà des informations d'une importance cruciale qui sont nécessaires pour poursuivre l'exploration spatiale humaine - pour créer un avant-poste de l'humanité sur la Lune, Mars et, peut-être, ailleurs. Jusqu'à présent, tout ce que nous savons sur l'influence de la gravité lunaire, ce sont les résultats obtenus par les astronautes qui ont visité la lune. Que se passe-t-il pendant les mois voire les années passés dans de telles conditions, nous ne le savons pas.
J'aimerais aussi savoir comment la gravité partielle affecte le processus d'atrophie musculaire. Peut-être que la station orbitale n'a pas besoin de tourner à une vitesse qui permet d'obtenir 1G. Peut-être que 0,5 ou même 0,3 G suffiront.Pour l'instant, nous ne pouvons que spéculer. Les scientifiques japonais seront probablement bientôt en mesure de donner une réponse claire à toutes ces questions.
