De microzwaartekracht in de ruimte veroorzaakt een aantal problemen voor astronauten, waaronder verlies van botdichtheid en spieratrofie. Maar er is nog een ander probleem: gewichtloosheid zorgt ervoor dat de stekels van astronauten groter worden, waardoor ze groter worden. De hoogtewinst is permanent terwijl ze in de ruimte zijn en veroorzaakt rugpijn.
Een nieuwe SkinSuit die wordt getest tijdens een studie aan King’s College in Londen, kan enige verlichting brengen. De studie is nog niet gepubliceerd.
De constante microzwaartekracht van 24 uur waarmee astronauten in de ruimte leven, verschilt van de natuurlijke 24-uurs cyclus die mensen op aarde doorlopen. Hier beneden gaat de wervelkolom door een natuurlijke cyclus die geassocieerd wordt met slaap.
Door in rugligging te slapen, kunnen de schijven in de wervelkolom uitzetten met vocht. Als we 's ochtends wakker worden, zijn we het langst. Terwijl we onze dag doorgaan, comprimeert de zwaartekracht de spinale schijven en verliezen we ongeveer 1,5 cm (0,6 inch) hoog. Dan slapen we weer, en de ruggengraat zet weer uit. Maar in de ruimte is bekend dat de stekels van astronauten tot 7 cm groot worden. (2,75 inch)
Studieleider David A. Green legt het uit: "Op aarde wordt je ruggengraat samengedrukt door zwaartekracht terwijl je op je voeten staat, dan ga je 's nachts naar bed en wordt je rug leeg - het is een normaal cyclisch proces."
Bij microzwaartekracht wordt de wervelkolom van een astronaut nooit door zwaartekracht samengedrukt en blijft hij onbelast. De resulterende uitzetting veroorzaakt pijn. Green zegt: 'In de ruimte is er geen belasting door zwaartekracht. Zo kunnen de schijven in uw wervelkolom blijven zwellen, kunnen de natuurlijke rondingen van de wervelkolom worden verminderd en kunnen de ondersteunende ligamenten en spieren - die niet langer nodig zijn om de zwaartekracht te weerstaan - los en zwak worden. "
Het SkinSuit dat wordt ontwikkeld door het Space Medicine Office van ESA's European Astronaut Centre en het King’s College in Londen is gebaseerd op werk van het Massachusetts Institute of Technology (MIT). Het is een op spandex gebaseerd kledingstuk dat de zwaartekracht simuleert door het lichaam van de schouders naar de voeten te knijpen.
De skinsuits werden aan boord van het internationale ruimtestation getest door ESA-astronauten Andreas Mogensen en Thomas Pesquet. Maar ze konden maar een korte tijd worden gedragen. "De eerste concepten waren echt ongemakkelijk, zorgden voor een gelijkwaardige belasting van ongeveer 80% en konden dus maar een paar uur worden gedragen", zei onderzoeker Philip Carvil.
Terug op aarde werkten de onderzoekers aan het pak om het te verbeteren. Ze gebruikten een waterbed dat half gevuld was met water dat rijk is aan magnesiumzouten. Dit creëerde opnieuw de microzwaartekracht waarmee astronauten in de ruimte worden geconfronteerd. De onderzoekers lieten zich inspireren door de Dode Zee, waar zwemmers door het hoge zoutgehalte aan de oppervlakte kunnen drijven.
"Tijdens onze langere proeven hebben we een vergelijkbare toename in gestalte gezien als die in een baan om de aarde, wat suggereert dat het een geldige weergave is van microzwaartekracht in termen van de effecten op de wervelkolom", legt onderzoeker Philip Carvil uit.
Studies met studenten als proefpersonen hebben geholpen bij de ontwikkeling van de SkinSuit. Nadat ze op het microzwaartekrachtsimulerende waterbed hadden gelegen, zowel met als zonder het SkinSuit, werden de proefpersonen gescand met MRI's om de effectiviteit van het SkinSuit te testen. Het pak heeft verschillende ontwerpherzieningen ondergaan om het comfortabeler, draagbaarder en effectiever te maken. Het is nu aan het ontwerp van Mark VI.
"Het Mark VI Skinsuit is uiterst comfortabel, tot het punt dat het onopvallend kan worden gedragen tijdens lange periodes van normale activiteit of tijdens het slapen," zegt Carvil. "De Mk VI biedt een belasting van ongeveer 20% - iets meer dan de zwaartekracht van de maan, wat voldoende is om krachten terug te brengen die vergelijkbaar zijn met die van de wervelkolom."
"De resultaten moeten nog worden gepubliceerd, maar het ziet er naar uit dat het Mk VI Skinsuit effectief is bij het verminderen van de verlenging van de wervelkolom", zegt Philip. "Bovendien leren we meer over de fundamentele fysiologische processen die erbij betrokken zijn, en het belang van het herladen van de wervelkolom voor iedereen."
