براساس پژوهش‌های جدید یک گروه بین‌المللی از دانشمندان، پرواز فضایی طولانی‌مدت ممکن است به استخوان‌های فضانوردان حتی بیشتر از آنچه که زمانی تصور می‌شد، آسیب برساند.

در مقاله‌ای که روز پنجشنبه در نشریه ساینتیفیک ریپورتس (Scientific Reports) منتشر شد، گروهی به سرپرستی استیون بوید، مهندس زیست‌پزشکی دانشگاه کلگری، دریافتند تحلیل قدرت استخوان‌ در فضانوردانی که بیش از سه ماه در فضا بودند، حتی یک سال بعد از بازگشتشان به زمین ادامه داشته است.

دکتر بوید و همکارانش نسخه‌ای را نیز برای کمک به کاستن از این تحلیل قدرت استخوان پیشنهاد می‌کنند: تمرین با وزنه (ددلیفت) بیشتر.

او گفت: «ورزش‌های گوناگون تاثیرات گوناگونی دارد. بنابراین هرچند بار [وزنه] بر استخوان تاثیر می‌گذارد، اما بارگذاری ضربه‌ای بهتر از بارگذاری مداوم است.» [در حرکت] تمرین با وزنه (ددلیفت)، بلند کردن وزنه از روی زمین و صاف کردن پاها، بار ضربه‌ای ایجاد می‌کند، درحالی‌که حرکت «دوچرخه ثابت بار ضربه‌ای ندارد، بلکه بارگذاری مداوم است.»

این یافته‌ها به سازمان‌های فضایی کمک می‌کند که برنامه‌ها و تجهیزات ورزشی بهتری طراحی کنند تا به فضانوردان در طول ماموریت‌های فضایی عمیق به ماه یا مریخ، که جاذبه ناچیز یا صفر به تحلیل استخوان منجر می‌شود، کمک کند. دکتر بوید تاکید کرد که استخوان برای قوی ماندن به وزنه زدن منظم نیاز دارد.

دکتر بوید و همکارانش در مطالعه‌ای جدید، استخوان‌های ۱۷ فضانورد – ۱۴ مرد و ۳ زن- را قبل و بعد از پرواز به فضا اسکن کردند، و شش ماه و یک سال بعد از بازگشت آن‌ها به زمین نیز این بررسی را تکرار کردند.

چنین سنجش‌هایی به خودی‌ خود جدید نیستند. به گفته دکتر بوید، دانشمندان مدت‌ها است که می‌دانند فضانوردان توده استخوانی‌شان را در اثر ریزگرانش از دست می‌دهند و سنجش کاهش تراکم استخوان به برنامه آپولو ناسا برمی‌گردد.

آنچه در مطالعه جدید متفاوت است، استفاده از فناوری اسکن پیشرفته‌تر، توموگرافی کامپیوتری کمی محیطی با وضوح بالا یا اچ‌آر-پی‌کیو‌سی‌تی (HR-pQCT)، و درک بهتر ساختار داخلی استخوان است. استخوان به جای اینکه تیری واحد باشد، از ریزساختاری درونی شبیه برج ایفل تشکیل شده است.

دکتر بوید گفت: «کلی پایه و میله که همگی به یکدیگر متصل‌اند باعث قدرت استخوان‌ها می‌شود. با این فناوری می‌توانیم آن پایه‌ها و میله‌ها را ببینیم، و بعد نحوه تاثیرپذیری آن‌ها را از پروازهای فضایی و آنچه که در بازگشت به زمین رخ می‌دهد، اندازه‌گیری کنیم.»

تراکم استخوان از دست‌رفته در طول پرواز فضایی معمولا بعد از بازگشت به زمین بازیابی می‌شود. اما آنچه اکنون دانشمندان می‌دانند این است که از دست رفتن این تراکم در اثر تحلیل برخی میله‌ها و پایه‌های داخلی رخ می‌دهد که برگشت‌پذیر نیستند.

دکتر بوید گفت: «اتفاقی که می‌افتد این است که ساختار باقیمانده کمی ضخیم‌تر می‌شود. روی تمام سطوح موجود استخوان ساخته می‌شود و این بدان معنی است که کل استخوان شروع می‌کند به بازیابی. اما ساختار حقیقی اصلی ممکن است برای همیشه دستخوش تغییر شده باشد.»

او و گروهش دریافتند که ساختار تغییریافته به عملکرد تغییر یافته مبدل می‌شود. سنجش میزان تحمل استخوان ساق پا بدون شکستگی، برای فضانوردانی که بیش از شش ماه در فضا بودند، در مقایسه با سنجش‌های قبل از پرواز، ۳۳۳.۹ نیوتن، واحدی برای اندازه‌گیری نیرو، در یک سال پس از پرواز کاهش یافت.

اما پژوهشگران این را نیز دریافتند که فضانوردانی که با دستگاه‌های تمرین مقاومتی پیشرفته یا اِی‌آرای‌دی (ARED) ایستگاه فضایی بین‌المللی تمرین کردند، در مقایسه با کسانی که از دوچرخه ثابت استفاده کردند، بعد از بازگشت به زمین تراکم و قدرت استخوانشان بهبود یافته بود. این به ناسا و سایر سازمان‌های فضایی کمک می‌کند تا برنامه‌های ورزشی بهتری برای ماموریت دوساله به مریخ طراحی کنند، جایی که حفظ قدرت فضانوردان برای پیمایش‌های روی سطح مریخ بسیار حائز اهمیت است.

دکتر بوید گفت: «برای ماموریت دو تا سه‌ساله به مریخ فضای محدودی دارید، من بودم به جای پایه دوچرخه [ثابت] دستگاه اِی‌آرای‌دی را می‌آوردم.»