Διεθνής Διαστημικός Σταθμός: η ζωή στο διάστημα Understand article
Μετάφραση: Ζαχαροπούλου Όλγα (Olga Zacharopoulou). Πως τρώνε, κοιμούνται και πλένονται οι αστροναύτες; Μπορεί να σε πιάσει “ναυτία” στο διάστημα; Στο δεύτερο από τα δύο…
Η Ζωή στο Σταθμό
Από τους Shamim Hartevelt-Velani και Carl Walker
εγκατεστημένο στο εργαστήριο
Kibo προσφέροντας θεα προς τη Γη
Η εικόνα δημοσιεύεται
με την άδεια της ESA
Πως είναι η ζωή των αστροναυτών πάνω στο Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS); Το γήινο περιβάλλον που μοιάζει περισσότερο με το περιβάλλον μικροβαρύτητας που βιώνεις στο ISS είναι το υδάτινο – και αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι αστροναύτες εκπαιδεύονται μέσα σε μεγάλες πισίνες. Μέσα στο ISS, οι αστροναύτες μπορούν να παίξουν με αιωρούμενες σταγόνες νερού και, αντί να περπατούν, μπορούν να σπρώχνουν τους εαυτούς τους μακριά από τα τειχώματα και να περιφέρονται στον αέρα.
Οι αστροναύτες βιώνουν 16 ανατολές και δύσεις Ηλίου σε μια μέρα, καθώς ο ISS ολοκληρώνει μια περιφορά γύρω από τη Γη σε 90 λεπτά. Είναι δύσκολο να προσαρμοστούν σε αυτό και κατά μέσο όρο κοιμούνται 5-6 ώρες την ημέρα αντί για 7-8 ώρες ύπνου που απολαμβάνουν στη Γη. Ωστόσο, ακολουθούν ένα αυστηρό πρόγραμμα ύπνου-εργασίας. Φυσικά, η έλλειψη ύπνου μπορεί να προέρχεται από τον ενθουσιασμό για τα πρώτα βήματα σε περιβάλλον έλλειψης βαρύτητας, την υπέροχη θέα προς τη Γη και το σκοτάδι του διαστήματος.
Τα πληρώματα περνούν γύρω στις 160 εργατοώρες τη βδομάδα κάνοντας επιστημονικά πειράματα, το υπόλοιπο της ώρας τους το περνούν στη συντήρηση, ελέγχο του σταθμού και σε διαστημικούς περιπάτους. Οι διαστημικοί περίπατοι (ή δραστηριότητες εκτός σκάφους -EVA) είναι απαραίτητοι για την κατασκευή, συντήρηση και εγκατάσταση επιστημονικών εξαρτημάτων έξω από το Σταθμό. Η Κυριακή είναι συνήθως μέρα ξεκούρασης, αν και μερικά πειράματα συνεχίζουν και πρέπει να παρακολουθούνται.
επιδιόρθωση των ηλιακών
κυψελών
Η εικόνα δημοσιεύετα
ι με την άδεια της ESA
Οι αστροναύτες χρειάζεται να προσέχουν αρκετά τους εαυτούς τους στο διάστημα και προτεραιότητά τους είναι η υγεία και η ασφάλειά τους. Πρέπει να βρίσκονται σε καλή φυσική και ψυχική κατάσταση. Τρώνε 3 γεύματα την ημέρα και η ώρα φαγητού είναι σημαντική για την κοινωνικοποίηση του πληρώματος. Υπάρχει μια κουζίνα όπου το φαγητό μπορεί να ζεσταθεί, ένα ψυγείο-καταψύκτης και ένα τραπέζι. Στο πάτωμα υπάρχουν λουριά για να στερεώνουν τα πόδια τους οι αστροναύτες και να μπορούν να βρίσκονται σε καθιστική στάση, αλλά συχνά τρώνε καθώς αιωρούνται τριγύρω. Το περισσότερο από το φαγητό είναι ξηρή τροφή, κατεψυγμένο, κονσερβοποιημένο ή έτοιμο προς κατανάλωση. Αυτό το είδος φαγητού και η “έλλειψη βαρύτητας” οδηγεί στην εξασθένηση της γεύσης του φαγητού (όπως όταν προσπαθεί κάποιος να φάει ενώ έχει βαρύ συνάχι).
Paolo Nespoli κατά τη διάρκεια
ενός γεύματος στο ISS
Η εικόνα δημοσιεύεται με
την άδεια της ESA
Το ευρύ φάσμα εθνικοτήτων στο Σταθμό σημαίνει ότι η διατροφή πρέπει να επιλεχθεί με προσοχή. Οι αστροναύτες μπορούν να δηλώσουν τις προσωπικές διατροφικές προτιμήσεις τους πριν ξεκινήσει η διαμονή τους στο Διαστημικό Σταθμό, αλλά μπορούν να αλλάξουν γνώμη κατά τη διάρκεια της αποστολής τους, εφόσον η διατροφική αξία του φαγητού τους (2800 θερμίδες την ημέρα) διατηρείται. Το φαγητό παραλαμβάνεται περιοδικά από τη Γη σε διαστημικά φορτηγά-οχήματα (όπως το ATV της ESA ή τα Ρωσικά οχήματα Progress).
Υπάρχουν επίσης και αποξηραμένα φαγητά και ροφήματα που επανέρχονται στην αρχική τους κατάσταση με την προσθήκη νερού. Σύριγγες χρησιμοποιούνται για να ενυδατώσουν μονές μερίδες φαγητού για να αποφευχθούν σπατάλες: το νερό είναι πολύτιμο αγαθό. Η μεταφορά νερού στο ISS είναι πολύ ακριβή, έτσι κάποια ποσότητα νερού ανακυκλώνεται από την ίδια την καμπίνα μέσω συμπύκνωσης. Μιας και το νερό πρέπει να διατηρηθεί, προτιμούνται οι οδοντόπαστες που δεν δημιουργούν αφρό. Για την προσωπική υγιεινή χρησιμοποιούνται υγρά μαντηλάκια. Οι αστροναύτες θα κάνουν το πρώτο τους μπάνιο όταν γυρίσουν στη Γη.
Δεν υπάρχει “πάνω” και “κάτω” στο διάστημα. Για να κοιμηθείς πρέπει να τυλίξεις τον εαυτό σου σε έναν υπνόσακο στερεωμένο στον τοίχο. Οι αστροναύτες χρησιμοποιούν ωτοασπίδες για να κρατήσουν μακριά τους θορύβους των μηχανημάτων υποστήριξης ζωής τα οποία βρίσκονται σε λειτουργία συνεχώς, όπως και ήχους που προκαλούνται από τη θερμική διαστολή και συστολή του ίδιου του Σταθμού. Προσπαθούν να ασφαλίσουν τα ελεύθερα κινούμενα χέρια τους, που θα μπορούσαν να καταλήξουν να κλείνουν τους αεραγωγούς που μεταφέρουν τον αέρα στο Σταθμό και να προκαλέσουν επικίνδυνη αύξηση του διοξειδίου του άνθρακα σε ένα μέρος.
Η θερμοκρασία διατηρείται σε τέτοια επίπεδα από το κλιματισμό ώστε οι αστροναύτες μπορούν να χρησιμοποιούν ελαφρύ ρουχισμό. Η πίεση του αέρα διατηρείται μέσα στα ίδια επίπεδα με τη Γη. Κατά τη διάρκεια της εκτόξευσης και της προσγείωσης ή όταν εκτελούν διαστημικούς περιπάτους έξω από τον ISS, οι αστροναύτες φορούν ειδικές διαστημικές στολές που ρυθμίζουν την πίεση, για να τους προστατεύσουν από τις ακραίες συνθήκες.
Οι άνδρες και οι γυναίκες που επιλέγονται ως αστροναύτες δουλεύουν ως μια ομάδα. Η εκπαίδευσή τους τούς βοηθά να αντιμετωπίσουν την έλλειψη προσωπικού χώρου και να είναι ικανοί να ζήσουν σε ένα τέτοιο περιβάλλον για μήνες κάθε φορά. Γίνεται σπίτι για αυτούς.
Επιδράσεις στη φυσιολογία εξαιτίας του περιβάλλοντος “έλλειψης βαρύτητας”
Από τον Benny Elmann-Larsen, Ανώτερο Φυσιολόγο της ESA
Οι άνθρωποι και οι υπόλοιποι ζωντανοί οργανισμοί έχουν προσαρμοστεί στη ζωή στη Γη εδώ και εκατομμύρια χρόνια, σε συνθήκες που περιλαμβάνουν τη γήινη βαρύτητα (1 g), μια συγκεκριμένη θερμοκρασία και εύρος υγρασίας, και συγκεκριμένη πίεση οξυγόνου. Αυτές είναι οι “κανονικές” συνθήκες για μας.
διάρκεια φυσικής άσκησης στο ISS
Η εικόνα δημοσιεύεται με την
άδεια της ESA
Όταν ταξιδεύουμε έξω στο διάστημα, αρχικά είμαστε εκτεθειμένοι σε μεγαλύτερες δυνάμεις κατά τη διάρκεια της εκτόξευσης. Πιλότοι σύγχρονων μαχητικών σκαφών συχνά μπορεί να εκθέτονται σε 9g (σε σύγκριση με 4g κατά τη διάρκεια της εκτόξευσης του Διαστημικού Σκάφους), το οποίο θεωρείται το όριο το οποίο το ανθρώπινο σώμα μπορεί να υποστεί για μερικά δευτερόλεπτα χωρίς πρόβλημα.
Στη Γη, η βαρύτητα μας βοηθάει να πούμε τι είναι πάνω και κάτω, και να καταλάβουμε αν κινούμαστε. Οι αισθητήρες στο σύστημα ισορροπίας και κίνησης μας (πιο συγκεκριμένα το εσωτερικό του αυτιού μας και τα μάτια μας) χρησιμοποιούν τη βαρύτητα σαν σημείο αναφοράς. Σε ένα σκάφος σε τροχιά, η έλλειψη βαρύτητας καθιστά δύσκολο να πούμε τι είναι πάνω και τι κάτω.
Κατά τη διάρκεια των πρώτων ωρών ή ημερών σε συνθήκες “έλλειψης βαρύτητας” , οι αστροναύτες συχνά προσλαμβάνουν αντικρουόμενα ερεθίσματα, από τους αισθητήρες του συστήματος ισορροπίας τους, το οποίο επεξεργάζεται ερεθίσματα που λαμβάνονται από τα μάτια τους και το εσωτερικό των αυτιών τους (τα οποία καταγράφουν κίνηση και ταχύτητα), και από ότι λαμβάνουν από τις αρθρώσεις και τους μύες τους. Σε πολλούς αστροναύτες, αυτό προκαλεί κάτι παρόμοιο με τη ναυτία λόγω κίνησης στη Γη – η οποία επίσης προκαλείται από τη σύγχυση στα συστήματα ισορροπίας, κίνησης και όρασης. Οι αστροναύτες νιώθουν άσχημα και ναυτία μέχρι το σώμα τους να “μάθει” τους νέους κανόνες, π.χ. Μέχρι να θέσει ξανά τις προτεραιότητες στα διαφορετικά νευρικά σινιάλα. Τελικά, μια σταθερή κατάσταση επιτυγχάνεται στην οποία τα οπτικά ερεθίσματα του αστροναύτη είναι τα κυρίαρχα.
Καθώς η συνηθισμένη επίδραση της βαρύτητας εξαφανίζεται στο διαστημόπλοιο, οτιδήποτε στο σώμα επηρεάζεται από τη βαρύτητα, συμπεριφέρεται επίσης διαφορετικά. Η επιβάρυνση των οστών είναι διαφορετική μιας και ο σκελετός δεν χρειάζεται να “σηκώνει” το όλο το βάρος, και οι μύες επιβαρύνονται λιγότερο καθώς ο αστροναύτης μετακινείται τριγύρω.
Η ροή του αίματος στο κυκλοφορικό σύστημα επηρεάζεται επίσης στο διάστημα. Η καρδιά είναι μια αντλία και ένας μυς ταυτόχρονα : η σύσπαση του μυός ωθεί το αίμα μέσα στο σώμα και αυτή η κυκλοφρία (η οποία επηρεάζεται από την βαρύτητα) διασφαλίζει ότι η αντλία έχει πάντα αίμα για να κινήσει. Αν η επιστροφή αίματος στην καρδιά είναι ανεπαρκής, θα αντλήσει ολοένα και μικρότερες ποσότητες και τελικά θα καταρρεύσει.
Η εικόνα δημοσιεύεται με
την άδεια της ESA
Αυτό που συμβαίνει στο κυκλοφορικό σύστημα στο διάστημα είναι παρόμοιο με αυτό που συμβαίνει αν ξαπλώσεις στη Γη. Η κυκλοφορία λειτουργεί καλύτερα σε μια συγκεκριμένη πίεση αίματος (και για αυτό το λόγο μπορεί να έχουμε προβλήματα αν η πίεσή μας είναι πολύ υψηλή ή χαμηλή). Όταν ξαπλώνουμε, το αίμα επιστρέφει στην καρδιά πολύ πιο εύκολα, έτσι η καρδιά δεν χρειάζεται να αντλήσει τόσο έντονα όσο στην περίπτωση που στεκόμαστε. Αν το κυκλοφορικό σύστημα δεν προσαρμοστεί σε αυτή τη νέα κατάσταση, η πίεση του αίματος θα αυξηθεί. Για αυτό οι αρτηρίες στη σωματική κυκλοφορία (μεταφέρουν οξυγονωμένο αίμα από την καρδιά στο υπόλοιπο σώμα) χαλαρώνουν, αφήνοντας το αίμα να ρέει με μικρότερη συνολική αντίσταση και η πίεση του αίματος επιστρέφει στο κανονικό. Όταν η καρδιά γεμίζει με αίμα (διαστολή), ο μυς της καρδιάς χαλαρώνει περισσότερο από όταν στεκόμαστε, με αποτέλεσμα μεγαλύτερος όγκος αίματος να αντλείται ανά χτύπο καρδιάς, αλλά με λιγότερους χτύπους ανά λεπτό.
Κάτι παρόμοιο συμβαίνει όταν οι αστροναύτες βρεθούν για πρώτη φορά σε συνθήκες “έλλειψης βαρύτητας” : η έλλειψη βαρύτητας σημαίνει ότι το αίμα επιστρέφει πολύ πιο εύκολα στην καρδιά – μειώνοντας την ανάγκη για ισχυρή άντληση – και επίσης μετατοπίζεται από τα πόδια των αστροναυτών στο θώρακα και το κεφάλι. Τα πρόσωπά τους τείνουν να γίνουν πιο μεγάλα και οι παραρρινικοί κόλποι πρήζονται. Αυτή η μετακίνηση υγρού αρχικά αυξάνει τον όγκο του αίματος καθώς περισσότερο νερό μπαίνει στη ροή του αίματος – κυρίως από τους ιστούς στα πόδια. Το επιπλέον νερό με τη σειρά του αραιώνει το αίμα σε κάποιο βαθμό και μετά από μερικές μέρες, τα νεφρά αρχίζουν να εκκρίνουν περισσότερο αλάτι και νερό, για να μιμηθούν τις κανονικές συνθήκες στη Γη. Παρόλο που το διογκωμένο κεφάλι και οι γεμάτοι κόλποι μπορεί να παραμείνουν, η κατάσταση βελτιώνεται μετά από μερικές μέρες.
(Αυτή η διαδικασία ξεκινά στην πλατφόρμα εκτόξευσης αν οι αστροναύτες πρέπει να περιμένουν στις θέσεις τους, ξαπλωμένοι στις πλάτες τους, για δύο ή περισσότερες ώρες. Όταν τελικά σηκωθούν από τις θέσεις τους, υπάρχει συχνά ουρά για την τουαλέτα!)
Κατά την επιστροφή στη Γη, η βαρύτητα θα τραβήξει αυτά τα υγρά πίσω στα πόδια και μακριά από το κεφάλι, το οποίο θα μπορούσε να προκαλέσει αίσθημα λιποθυμίας στους αστροναύτες όταν σταθούν όρθιοι. Αλλά καθώς αρχίζουν να πίνουν περισσότερο, τα επίπεδα υγρών επιστρέφουν στο κανονικό μέσα σε δύο ημέρες.
Εν κατακλείδι, τι είναι αυτό που κάνει τους αστροναύτες να υπομένουν τον κίνδυνο, τη “ζαλάδα του διαστήματος”, τους περιορισμούς και την έλλειψη προσωπικού χώρου; Το Science in School ρώτησε το Γερμανό αστροναύτη Thomas Reiter.
Reiter βοηθάει τον αστροναύτη
της NASA Jeff Williams με τη
διαστημική στολή του, καθώς
προετοιμάζεται για μια
αποστολή εκτός οχήματος
Η εικόνα δημοσιεύεται με την
άδεια της ESA
“[Το να γίνω αστροναύτης] ήταν ένα όνειρο που είχα ως παιδί. Ακολούθησα όλες τις διαστημικές δραστηριότητες όταν ήμουν έξι, επτά, οκτώ χρονών. Όταν ήμουν 11, παρακολούθησα την πρώτη προσσελήνωση. Ακόμα και τότε ονειρευόμουν να γίνω αστροναύτης. Εκείνη την εποχή, το να μπεις σε αυτό το επάγγελμα στην Ευρώπη ήταν δύσκολο, αλλά ήμουν τυχερός. Όταν έγινε η διαδικασία επιλογής – το 1986, νομίζω – είχα τη σωστή ηλικία και τις απαραίτητες προϋποθέσεις. Δεν το σκέφτηκα δεύτερη φορά για το αν θα έπρεπε να πάρω μέρος. Και τελικά δούλεψε!
“Οι πιο συναρπαστικές στιγμές είναι σίγουρα η εκτόξευση και το να κάνεις μια δραστηριότητα έξω από το σκάφος… Είναι πραγματικά πάρα πολύ συναρπαστικό και όλοι όσοι έχουν την ευκαιρία να βρίσκονται εκεί πάνω, ανυπομονούν να βγούν έξω από το διαστημικό σταθμό έστω και για λίγες ώρες. Υπάρχουν πολλές ενδιαφέροντες στιγμές ακόμα και μέσα, να κοιτάς όμορφες εικόνες της Γης ή του έναστρου ουρανού. Και μετά είναι η επανείσοδος. Αυτές είναι οι κύριες κορυφαίες στιγμές από μια προσωπική και συναισθηματική άποψη.”
Resources
Για το πρώτο από τα δύο ISS άρθρα, βλ:
- Hartevelt-Velani S, Walker C (2008) The International Space Station: a foothold in space. Science in School 9: 62-65. www.scienceinschool.org/2008/issue9/iss
Ολόκληρη η συνέντευξη του Thomas Reiter και άλλα σχετικά άρθρα από το Science in School, βλ. :
- Warmbein B (2007) Down to Earth: interview with Thomas Reiter. Science in School 5: 19-23. www.scienceinschool.org/2007/issue5/thomasreiter
- Wegener A-L (2008) Laboratory in space: interview with Bernardo Patti. Science in School 8: 8-12. www.scienceinschool.org/2008/issue8/bernardopatti
- Williams A (2008) The Automated Transfer Vehicle – supporting Europe in space. Science in School 8: 14-20. www.scienceinschool.org/2008/issue8/atv
- Εκατοντάδες εικόνες, βίντεο και επιδείξεις σχετικά με τις επανδρωμένες διαστημικές πτήσεις είναι διαθέσιμες στο διαδικτυακό τόπο της ESA: www.esa.int/esa-mmg/mmg.pl?collection=Human+Spaceflight και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για εκπαιδευτικούς σκοπούς.
Η ESA έχει δημιουργήσει μεγάλο όγκο εκπαιδευτικού υλικού για το Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS):
- Τυπωμένο Εκπαιδευτικό υλικό για το ISS, για δημοτικό και γυμνάσιο, είναι διαθέσιμο σε όλες τις 12 γλώσσες της ESA. Τα πακέτα βασίζονται σε όλες τις συναρπαστικές δραστηριότητες που συμπεριλαμβάνονται στην κατασκευή, στην εργασία και στη ζωή πάνω στο ISS, και παρέχουν πληροφορίες για το υπόβαθρο και ασκήσεις για τη διδασκαλία στην τάξη. Είναι διαθέσιμες σε όλους τους δασκάλους σχολείων σε χώρες μέλη της ESA και μπορείτε να τα παραγγείλετε ηλεκτρονικά : www.esa.int/spaceflight/education
- Μια διαδραστική εκδοχή του Εκπαιδευτικού πακέτου του ISS είναι διαθέσιμο για όλους www.esa.int/spaceflight/education
- Μια σειρά μαθημάτων για το ISS σε DVD καλύπτει θέματα σχετικά με το Ευρωπαϊκό πρόγραμμα σπουδών. Αυτά βασίζονται στο Πρόγραμμα Μηδενικής Βαρύτητας και είναι 4. Το τελευταίο, η Ρομποτική στο Διάστημα, είναι τώρα διαθέσιμο σε όλους τους δασκάλους σχολείων σε χώρες μέλη της ESA και μπορείτε να το παραγγείλετε ηλεκτρονικά: www.esa.int/spaceflight/education
- Ένα νέο DVD πάνω στη Φυσική του Αυτόματου Οχήματος Μεταφοράς (ATV) είναι προγραμματισμένο να κυκλοφορήσει το 2008. Τα DVD μπορούν να τα παραγγείλουν δωρεάν δάσκαλοι: www.esa.int/spaceflight/education
- Η ESA αναπτύσσει επίσης μια σειρά με μαθήματα online για μαθητές δημοτικού και γυμνασίου και τους δασκάλους τους. Βλ: www.esa.int/SPECIALS/Lessons_online
- Ένα νέο Πακέτο Εξερεύνησης του Διαστήματος Ι για δημοτικά θα κυκλοφορήσει το 2008
Επιπλέον πληροφορίες για εκπαιδευτικό υλικό:
- Η ιστοσελίδα της ESA για την εκπαίδευση: www.esa.int/education
- Η ιστοσελίδα της ESA Εκπαίδευση στις Επανδρωμένες Διαστημικές Πτήσεις: www.esa.int/esaHS/education.html
- Ως μέρος του συνεδρίου της Διεθνής Ομοσπονδίας Αεροναυτικής του 2008, Γιορτάζοντας τα Δέκα Χρόνια του Διεθνή Διαστημικού Σταθμού, μια επιτροπή από μέλη πληρώματος του ISS απάντησαν ερωτήσεις μαθητών σχετικά με τη ζωή και την εργασία πάνω στο ISS. Μπορείτε να δείτε αυτό το βίντεο online: www.iafastro.org/index.php?id=541
Institutions
Review
Αυτό είναι ένα πολύ ενδιαφέρον άρθρο. Το περιεχόμενο είναι αρκετά απλό και θα το κάνει εύκολα κατανοητό στους μη ειδικούς – μπορώ να με φανταστώ να το χρησιμοποιώ με τους μαθητές σαν άσκηση “διαβάζω για να πάρω πληροφορίες”. Με εξαίρεση το κείμενο για την επίδραση στο κυκλοφορικό σύστημα, το άρθρο είναι κατάλληλο για σχεδόν όλες τις ηλικίες.
Αυτό το άρθρο – το δεύτερο από μια σειρά δύο άρθρων – συζητά έναν αριθμό ιατρικών και βιολογικών πτυχών των διαστημικών πτήσεων – μια περιοχή γνώσης που πολλοί μαθητές αγνοούν. Το άρθρο δείχνει τις δυσκολίες που συμπεριλαμβάνονται σε επανδρωμένες διαστημικές πτήσεις και πως μπορούν να τις αποφύγουν.
Οι πηγές που δίνονται για αυτό το άρθρο είναι πολύ εντυπωσιακές και δείχνουν τη δέσμευση της ESA για εκπαίδευση. Αξίζει να παραγγείλει κάποιος το υλικό ή να βρει το χρόνο να το κατεβάσει από το διαδίκτυο.