Przeciążenia, niedociążenia i nieważkość

biologiczne skutki przeciązenia, niedociążenia i nieważkości

Czym jest niedociążenie, przeciążenie i nieważkość?

Nieważkość

Przeciążenie

Niedociążenie

Przeciążenie – stan, w jakim znajduje się ciało poddane działaniu sił zewnętrznych innych niż siła grawitacji, których wypadkowa powoduje przyspieszenie inne niż wynikające z siły grawitacji. Przyjęto wyrażać przeciążenie jako wielokrotność standardowego przyspieszenia ziemskiego.

Niedociążenie - niedoważkość, pozorne zmniejszenie się ciężaru ciała pod wpływem sił bezwładności w nieinercjalnym układzie odniesienia. Występuje wtedy, gdy siła bezwładności zwrócona jest przeciwnie do siły grawitacji, jednak powodujące ją przyspieszenie a musi być mniejsze od przyspieszenia grawitacyjnego g.

Nieważkość – stan, w którym działające na układ ciał siły zewnętrzne nie wywołują wzajemnych ciśnień (nacisków) części układu na siebie, a wewnętrzne oddziaływania grawitacyjne są pomijalne. Rzadziej używany jest także termin nieciężkość. W szczególności nieważkość występuje, gdy na ciało działa tylko siła grawitacji.

+ info

+ info

Skutki nieważkości

Niezależnie od tego, jak długo ludzie pozostają w przestrzeni kosicznej, wracają na Ziemję z ubytkiem masy kości. W związku z brakiem nacisku na kręgosłup ludzie stają się wyżsi o około 5 cm. Płuca, serce i inne narządy znajdujące się w klatce piersiowej tracą mase; w rezultacie następuje spadek napięcia mięśni międzyżebrowych i rozszerzenie klatki piersiowej. Podobnie wątroba, śledziona, nerki, żołądek oraz jelita tracą ciężar.

Nabrzmiewają żyły szyjne

Po kilku minutach od momentu gdy siła grawitacji przestaje działać, następuje obrzęk twarzy. W miarę gromadzenia się krwi w klatce piersiowej i głowie dochodzi do przekrwienia błon śluzowych, zatok i nosa. Trudności w oddychaniu, bardzo przypominające objawy przeziębienia na Ziemi, utrzymują się podczas całego lotu w przestrzeni kosmicznej z wyjątkiem okresu wykonywania intensywnych ćwiczeń. W przestrzeni kosmicznej ciśnienie hydrostatyczne zanika, powodując naturalne przemieszczenie się płynów ustrojowych z dolnych do górnych części ciała.

Nerki

Przemieszczanie się płynów powoduje zaburzenie mechanizmów nerkowych, hormonalnych i mechanicznych, które regulują gospodarkę wodno - elektrolitrową w organiźmie. Np. tempo filtracji nerek, stałe w normalnych warunkach, wzrasta prawie o 20 % i utrzymuje się na tym poziomie przez pierwszy tydzień pobytu w stanie nieważkości.

Kości i mięśnie

Tymczasem mięśnie i kości zaczynają być wykorzystywane w inny sposób niż zazwyczaj, a także dużo rzadziej. Następstwem tego jest szybki zanik niektórych grup mięśni. Jednocześnie zmieniają się cechy i budowa tkanki mięśniowej.

Kości tracą wapń

Powoli kurczące się włókna mięśniowe,

kosmonauci tracą miesięcznie około 1% masy kostnej w dolnym odcinku kręgosłupa, biodrach i górnej części kości piętrowej

ZAHAMOWANY ZOSTAJE PROCES KOŚCIOTWORZENIA

Żadna z tych zmian nie stanowi problemu dla uczestników lotów kosmicznych, dopóki wykonują oni lekką pracę. Jednak zapobieganie zanikowi mięśni potrzebnych do wykonywanias ciężkiej przcy, jaką jest spacer w kosmosie, oraz ich ochrona w celu zaqpewnienia bezpiecznego powrotu do normalnego życia na Ziemi są przedmiotem wielu obecnie przeprowadzanych eksperymentów.

Przeciążenie i niedociążenie

Zasadniczo organizmu ludzki jest w stanie znieść przeciążenie równe co do wartości ośmiokrotnie większej od jego siły ciężkości. Oznacza to, że człowiek znosi przeciążenia równe 8mg (m – masa ciała, g – wartość przyspieszenia ziemskiego). Jednocześnie poprzez systematyczne ćwiczenia można spowodować większą wytrzymałość organizmu człowieka na siłę i szybkość wzrastania przeciążenia.Przeciążenia i niedociążenia najłatwiej jest zaobserwować podczas startu oraz lądowania rakiet kosmicznych lub po prostu w poruszającej się windzie. Zjawiska te dotyczą wtedy bezpośrednio kosmonauty lub pasażera znajdującego się w kabinie statku bądź windy.

Skutki przeciążenia i niedociążenia

Przeciążenia i niedociążenia są bardzo niebezpieczne dla organizmu człowieka, szczególnie gdy przyspieszenie jest zwrócone wzdłuż ciała człowieka od stóp do głowy - krew spływa z mózgu do kończyn. Przy przeciążeniach równych około 5g występuje niedostateczne ukrwienie siatkówki oczu, co może spowodować utratę zdolności widzenia lub nawet utratę przytomności. Z kolei przeciążenia przy przyspieszeniach skierowanych od głowy do nóg (niedociążenie) powoduje gromadzenie się krwi w mózgu. Wynikiem tego mogą być potężne bóle głowy, krwawe wybroczyny w okolicach oczu, krwotoki wewnętrzne w mózgu i płucach.

Podsumowanie

Chociaż początkowe loty nie pokazały poważnych zaburzeń w organizmie człowieka, w czasie dalszych badań i lotów określono szereg negatywnych skutków przeciążenia, niedociążenia i nieważkości dla organizmu. Najwcześniej pojawiającym się objawem jest choroba kosmiczna, która charakteryzuje się wymiotami i złym samopoczuciem. Ustępuje ona jednak bardzo szybko i dotyczy niewielkiej liczby astronautów. Poważnym następstwem jest dezorientacja naszego układu równowagi ucha środkowego. Bardzo poważnym skutkiem negatywnym jest zanik u astronautów mięśni w wyniku ich nieużywania czemu można zapobiec poprzez systematyczne ćwiczenia. Innymi skutkami jest niewyjaśniona utrata wapnia oraz osłabienie mięśnia sercowego. Stan przeciążenia, niedociążenia i nieważkości sprawia problemy nie tylko dla funkcjonowania naszego organizmu, ale także zmienia nasze przyzwyczajenia do życia. W czasie długich lotów stan ten będzie sprawiał wiele kłopotów. Nie będzie możliwe określenie gdzie znajduje się góra, a gdzie dół ponieważ przedmioty będą wisiały w powietrzu i nie nastąpi ich spadek. Poruszanie będzie możliwe tylko od jednego przedmiotu nieruchomego do drugiego poprzez odpychanie. W statkach nie będzie możliwe używanie palników gdyż nie będą się one palić, chyba że wymusi się sztuczny obieg powietrza.

Podsumowanie

Duże kłopoty spowodują podstawowe funkcje organizmu: wydalanie, spanie, jedzenie. Spanie będzie musiało odbywać się w specjalnych śpiworach przymocowanych do ścian. Wydalanie wymagać będzie zastosowanie specjalnych urządzeń. Największe trudności sprawi odżywianie się. Płyny będą „pływały” w powietrzu skupiając się w kule. Ich wypicie będzie możliwe tylko przy wykorzystaniu specjalnych urządzeń, takich jak pompka lub gruszka. Inaczej będzie wyglądać gotowanie. Będzie musiało odbywać się w specjalnych naczyniach wprowadzonych w ruch obrotowy żeby zawartość w czasie gotowania przylegała do ścianek, a nie unosiła się w powietrzu. Utrudnione będzie mycie możliwe tylko przy wykorzystaniu zwilżonego ręcznika lub gąbki. Jak widać zarówno przeciążenia jak i nieważkość są zjawiskami dość niebezpiecznymi dla człowieka gdyby przebywał on w nich przez długi okres czasu.

Dziękuję za uwagę

Jędrzej Lipski Ia