پس از ماهها زندگی در بیوزنی فضا، عضلات و استخوانهای تضعیفشدهی آنها حتی در برابر این گرانش کم نیز ناتوان خواهند بود. اکنون پژوهشگرانی در دانشگاه بریستول راهحلی امیدوارکننده ارائه کردهاند: یک اسکلت بیرونی نرم و پوشیدنی که با «عضلات حبابیِ بادی» کار میکند.
یک مأموریت معمول به مریخ حدود ۱۰۰۰ روز طول میکشد که نزدیک به ۴۰ درصد آن در بیوزنی، در مسیر رفتوبرگشت سپری میشود. در این مدت، فضانوردان بهطور قابلتوجهی تودهی عضلانی خود را از دست میدهند—تا ۲۰٪ در ماه—و تراکم استخوان نیز ماهانه ۱ تا ۲ درصد کاهش مییابد. وقتی آنها به مریخ میرسند، باید کارهایی دشوار مانند بلند کردن تجهیزات و پیمودن مسافتهای طولانی را انجام دهند، آن هم در حالی که بدنشان بهشدت ضعیف شده است.
راهحلهای فعلی، مانند برنامههای ورزشی روزانهی ۲ ساعتهای که فضانوردان در ایستگاه فضایی بینالمللی اجرا میکنند، تنها محافظت محدودی فراهم میکنند. اسکلتهای بیرونی سخت و روباتیک هم پیشنهاد شدهاند، اما این ابزارها سنگین، حجیم و ادغام آنها با لباسهای فضایی دشوار است.
تیم دانشگاه بریستول به رهبری امانوئله پولویرنتی، رویکرد نوآورانهای را ارائه دادهاند: استفاده از «عضلات مصنوعی حبابی» یا BAMها—عملگرهای بادی سبکوزنی که با باد شدن منقبض میشوند. آنها را میتوان بهنوعی نسخهی پیشرفتهی بازوبندهای بادی در استخر دانست که برای کمک دقیق به حرکت عضلات طراحی شدهاند.
سه عضلهی حبابی با هم کار میکنند تا به فضانورد کمک کنند زانوهای خود را هنگام راه رفتن خم کند. این عضلات با باد شدن منقبض شده و نیروی اضافی برای حرکت پا فراهم میکنند؛ بهگونهای که ضعف عضلانی فضانورد جبران شده و الگوی طبیعی راه رفتن حفظ میشود.
پژوهشگران برای آزمایش کارایی این اسکلت بیرونی، یک پای روباتیک پیشرفته طراحی کردند تا راه رفتن در گرانش مریخ را شبیهسازی کند. نتایج دلگرمکننده بود: این وسیله توانست هم زاویه خم شدن زانو و هم سرعت حرکت پا را افزایش دهد. مهمتر از آن، الگوی طبیعی راه رفتن را مختل نکرد—موضوعی حیاتی برای استفادهی واقعی.
سیستم زمانی بیشترین کارایی را نشان داد که در بخشهای بزرگتری از چرخهی راه رفتن فعال بود و نشان داد که میتواند به بازگرداندن الگوهای حرکتی شبیه به زمین کمک کند.
اگرچه این فناوری برای کاوشهای فضایی طراحی شده، اما میتواند روی زمین نیز کاربردهای مهمی داشته باشد. اسکلتهای بیرونی با عضلات حبابی، بهدلیل سبک بودن و نرمی، میتوانند گزینهای ایدهآل برای کمک به افراد دارای مشکلات حرکتی باشند—جایگزینی راحتتر و طبیعیتر نسبت به پشتیبانهای مکانیکی سخت.
این پژوهش گامی مهم در مسیر عملی شدن مأموریتهای فضایی بلندمدت به شمار میرود؛ تلاشی برای اطمینان از اینکه وقتی انسانها پا بر مریخ میگذارند، فناوری لازم برای حرکت و کار مؤثر در آن محیط دشوار را در اختیار خواهند داشت.
فضانوردان در ایستگاه فضایی برای حفظ سلامت جسمانی خود، بهویژه حفظ قدرت عضلات و استخوانها، از تجهیزات ورزشی مانند دستگاه CEVIS (که نوعی دوچرخه ثابت پیشرفته است) استفاده میکنند. همچنین اشاره به “نسخه ارتقاءیافته” این سیستم نشان میدهد که تجهیزات فضایی بهطور مداوم بهبود داده میشوند تا کارایی و اثربخشی بیشتری در شرایط بیوزنی داشته باشند.
