Альберто Минетти и его соавторы отмечают, что специальные упражнения для решения конкретных проблем могут быть не лучшим подходом. Дело в том, что в микрогравитации страдает сердечно-сосудистая система, а также контроль нервной системы за положением тела и движениями.
«Вместо того, чтобы тренировать только отдельные группы мышц, лучше использовать упражнения для всего тела, такие как передвижение, — объясняют они. — Но при лунной гравитации и "маятниковая" ходьба, и подпрыгивающая походка, например бег, проявляют аномальную динамику на более высоких скоростях».
Аномальная динамика означает, что астронавты не получают большой пользы от такого рода упражнений. Этому препятствует, по словам физиологов, дисбаланс между кинетической и потенциальной энергией центра масс тела. Это означает, что физические нагрузки нельзя использовать для выполнения тех же упражнений, что и на Земле.
«Кроме того, при лунной гравитации снижаются метаболические требования к подпрыгивающей походке, что ограничивает их потенциальный стимул для кардиореспираторной деятельности», — поясняют авторы.
Существует несколько потенциальных решений, которые помогут лунным астронавтам поддерживать свое здоровье в условиях низкой гравитации. Одним из них является центрифуга, вращательное движение которой имитирует гравитацию, стимулируя организм поддерживать мышечную и костную массу. Но они энергоемки и непрактичны.
Авторы предлагают оригинальное решение: колодец или «стену смерти» — сооружение с вертикальными стенами в виде эллипсиса. Такого вида упражнения, по словам авторов исследования, помогут сохранить мышечную массу, плотность костей, состояние сердечно-сосудистой системы и нервную систему.
На Земле гравитация слишком велика, чтобы люди могли бегать внутри колодца смерти. Только моторизованные транспортные средства и велосипеды могут это делать. Но на Луне более слабая гравитация делает их практичными.
Исследователи смоделировали лунный водный спорт и проверили работоспособность. Они наняли инструктора на один день и использовали жгут из эластичных веревок, чтобы уменьшить массу тела участников, имитируя пониженную гравитацию на Луне.
В испытаниях приняли участие два человека: 36-летний мужчина и 33-летняя женщина. Длинные резиновые канаты — банджи — были настроены таким образом, чтобы вес каждого участника составлял одну шестую от веса его тела. Банджи разгружали одну сторону тела испытуемых, чтобы еще больше имитировать лунные условия. Данные респондентов были объединены с цифрами, полученными во время упражнений на беговой дорожке, для достоверности результатов.
«Этот процесс потребовал всего 5-8 попыток и позволил им начать бегать без посторонней помощи, — рассказывают авторы. — Участники завершили эксперимент, благополучно сбавив темп и перейдя из горизонтального положения на стене в вертикальное на полу колодца, без каких-либо травм».
Авторы считают, что успешно продемонстрировали основы использования стены смерти для поддержания здоровья лунных астронавтов.
«Мы впервые показали, что люди могут безопасно бегать по горизонтали в условиях низкой гравитации внутри цилиндра размером с земную "воду" благодаря самогенерируемой искусственной гравитации с более высокой скоростью», — объясняют они.
Исследователи уверены, что идея «Стены смерти» может помочь лунным астронавтам справиться с хроническим воздействием лунной гравитации. В то же время они осознают небольшой размер выборки и другие ограничения исследования.
«Осознавая небольшой размер выборки, сложность определения кинематики в таком необычном полевом эксперименте и то, что для уточнения этой темы потребуются специальные исследования в области постельного режима, мы уверены в наших результатах», — заключают исследователи.
Астронавты, использующие в будущем колодец смерти, создадут «достаточно высокую боковую самогенерируемую искусственную гравитацию, которая способна поддерживать на протяжении нескольких коротких, почти "земных" кругов бега в день приемлемую кардиомоторную форму и минеральный состав костей, что полезно для передвижения и работы на месте, а также для подготовки к длительному перелету на Марс и возвращению домой».
