Technologia wearable w badaniach nad stacją kosmiczną
Wielu z nas nosi urządzenia, które liczą nasze kroki, mierzą tętno, śledzą wzorce snu i nie tylko. Informacje te mogą pomóc nam w podejmowaniu zdrowych decyzji - badania pokazują, że urządzenia te zachęcają na przykład ludzi do większego ruchu - i mogą sygnalizować możliwe problemy, takie jak nieregularne bicie serca.
Nośne monitory stały się również powszechnymi narzędziami do badań nad zdrowiem ludzi, w tym badań na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Astronauci nosili specjalne zegarki, opaski na głowę, kamizelki i inne urządzenia, aby pomóc naukowcom zbadać jakość snu, skuteczność ćwiczeń, zdrowie serca i inne.
Lot kosmiczny może wpływać na regulację temperatury ciała i rytmy dobowe ze względu na takie czynniki, jak brak konwekcji (naturalny proces, który przenosi ciepło z ciała) oraz zmiany w układzie sercowo-naczyniowym i metabolicznym.
Bieżące badanie ESA (Europejskiej Agencji Kosmicznej), Thermo-Mini lub T-Mini bada, w jaki sposób organizm reguluje swoją temperaturę rdzenia podczas lotu kosmicznego. Badanie wykorzystuje nieinwazyjny monitor opaski na głowę, który astronauci mogą nosić przez wiele godzin. Dane z monitora pozwalają badaczom określić wpływ czynników środowiskowych i fizjologicznych, takich jak temperatura i wilgotność w pomieszczeniu, pora dnia i stres fizyczny, na temperaturę ciała. Ten sam typ czujnika jest już wykorzystywany na Ziemi do badań w środowiskach klinicznych, takich jak ulepszanie inkubatorów, oraz badań nad tym, jak cieplejsze środowisko wpływa na ludzkie zdrowie.
Thermolab, wcześniejsze badanie ESA, badało adaptacje termoregulacyjne i sercowo-naczyniowe podczas odpoczynku i ćwiczeń w mikrograwitacji. Naukowcy odkryli, że temperatura ciała wzrasta wyżej i szybciej podczas ćwiczeń w kosmosie niż na Ziemi, a wzrost ten utrzymuje się podczas odpoczynku, co może mieć wpływ na zdrowie członków załogi podczas długotrwałych lotów kosmicznych. Odkrycie to rodzi również pytania dotyczące punktu termoregulacji, który ludzie powinni posiadać, a także naszej zdolności do przystosowania się do zmian klimatycznych na Ziemi.
Loty kosmiczne są znane z zakłócania wzorców snu i czuwania. Actiwatch Spectrum, urządzenie noszone na nadgarstku, zawiera akcelerometr do pomiaru ruchu i fotodetektory do monitorowania oświetlenia otoczenia. Jest to ulepszenie poprzedniej technologii używanej na stacji kosmicznej do monitorowania długości i jakości snu członków załogi. Dane z wcześniejszych misji pokazują, że członkowie załogi spali znacznie mniej podczas lotu kosmicznego niż przed i po nim. Badanie Actiwatch Sleep-Long wykorzystało wcześniejszą wersję urządzenia do zbadania wpływu światła otoczenia na cykl snu i czuwania i wykazało związek między niedoborem snu a zmianami wzorców okołodobowych podczas lotu kosmicznego lub reakcją organizmu na normalny 24-godzinny cykl światła i ciemności. Kolejne badania testują systemy oświetleniowe, aby zaradzić tym efektom i pomóc astronautom w utrzymaniu zdrowych rytmów dobowych.
Wearable Monitoring przetestował lekką kamizelkę z wbudowanymi czujnikami do monitorowania tętna i wzorców oddychania podczas snu i pomaga określić, czy zmiany w aktywności serca wpływają na jakość snu. Technologia oferuje znaczną przewagę dzięki monitorowaniu aktywności serca bez budzenia badanego i może pomóc pacjentom na Ziemi z zaburzeniami snu. Naukowcy odnotowali pozytywną wydajność i dobrą jakość rejestrowanych sygnałów, co sugeruje, że kamizelka może przyczynić się do kompleksowego monitorowania indywidualnego stanu zdrowia podczas przyszłych lotów kosmicznych, a także w niektórych warunkach na Ziemi.
Te i inne badania wspierają rozwój środków zaradczych w celu poprawy snu członków załogi, pomagając utrzymać czujność i zmniejszyć zmęczenie podczas misji.
Ludzie wydychają dwutlenek węgla, a jego zbyt duża ilość może gromadzić się w zamkniętych środowiskach, powodując bóle głowy, zawroty głowy i inne objawy. Statki kosmiczne mają systemy usuwania tej substancji z powietrza w kabinie, ale kieszenie dwutlenku węgla mogą się tworzyć i być trudne do wykrycia i usunięcia. Personal CO2 Monitor przetestował specjalnie zaprojektowane czujniki przymocowane do odzieży w celu monitorowania bezpośredniego otoczenia użytkownika. Naukowcy stwierdzili, że urządzenia te działały prawidłowo zarówno jako monitory noszone przez załogę, jak i statyczne, co stanowi ważny krok w kierunku wykorzystania ich do określenia, jak dwutlenek węgla zachowuje się w zamkniętych systemach, takich jak statki kosmiczne.
EVARM, badanie przeprowadzone przez CSA (Kanadyjską Agencję Kosmiczną), wykorzystało małe bezprzewodowe dozymetry noszone w kieszeni do pomiaru narażenia na promieniowanie podczas spacerów kosmicznych. Dane wykazały, że metoda ta jest wykonalnym sposobem pomiaru ekspozycji na promieniowanie, co może pomóc w skoncentrowaniu rutynowego monitorowania dawki tam, gdzie jest to najbardziej potrzebne. Wszelkie opracowane osłony i środki zaradcze mogłyby również pomóc chronić ludzi pracujących w obszarach o wysokim poziomie promieniowania na Ziemi.
Aktywny dozymetr ESA przetestował dozymetr promieniowania noszony przez członków załogi w celu pomiaru zmian ich ekspozycji w czasie w oparciu o orbitę i wysokość stacji kosmicznej, cykl słoneczny i rozbłyski słoneczne. Pomiary z urządzenia pozwoliły naukowcom przeanalizować dawkę promieniowania podczas całej misji kosmicznej.
Aktywny dozymetr był również jednym z instrumentów używanych do pomiaru promieniowania na statku kosmicznym NASA Orion podczas 25,5-dniowej misji Artemis I bez załogi wokół Księżyca iz powrotem w 2022 r.
Kolejne urządzenie testowane na stacji kosmicznej, a następnie na Artemis I, AstroRad Vest, zostało zaprojektowane w celu ochrony astronautów przed cząstkami słonecznymi. Naukowcy wykorzystali te i inne urządzenia do pomiaru promieniowania, aby wykazać, że konstrukcja Oriona może chronić załogę przed potencjalnie niebezpiecznymi poziomami promieniowania podczas misji księżycowych.
Międzynarodowa Stacja Kosmiczna służy jako ważny poligon doświadczalny dla tych technologii i wielu innych opracowywanych na potrzeby przyszłych misji na Księżyc i nie tylko.
Melissa GaskillInternational Space Station Research Communications TeamJohnson Space Center
Dziękujemy, że przeczytałaś/eś artykuł! Obserwuj nas w Wiadomościach Google.
