Cơ thể con người lúc bay trong không gian

Thoát khỏi sức hút trọng lực, mọi việc sẽ khác

Dĩ nhiên, cuộc sống của con người trong không gian sẽ rất khác những gì diễn ra trên mặt đất do các điều kiện sống khác nhau. Trên không gian không có không khí nên điều quan trọng đầu tiên là phải làm sao có được nguồn cung cấp dưỡng khí đầy đủ và an toàn tuyệt đối cho những người sống trên không gian. Thông thường, đó là một hỗn hợp oxy và khí ni-tro. Còn khí carbon thải ra sẽ được hóa chất lithium hydroxide hấp thu và những bộ lọc bằng than có nhiệm vụ loại mùi hôi trong con tàu. Nhiệt độ trên không gian dao động mạnh trong ngày, từ rất nóng đến rất lạnh vì ảnh hưởng của thượng tầng khí quyển. Vì vậy, con tàu không gian được chế tạo đặc biệt để duy trì ổn định nhiệt độ bên trong thích hợp với con người, đặc biệt là khi cất cánh và lúc trở về trái đất chịu nhiều ma sát. Hơi nóng phát ra bên trong con tàu từ đội bay và dụng cụ máy móc cũng được đưa ra ngoài qua hệ thống dẫn nước giải nhiệt đặc biệt. Trên không gian có nhiều bức xạ như tia cực tím mạnh đến nỗi có thể làm hỏng thị giác, vì vậy lớp kính bọc quanh phi thuyền phải được phủ bởi nhiều lớp lọc ánh sáng. Ngoài ra, những bụi bặm, mảnh vụn lơ lửng trong không gian cũng dễ gây tổn thương cho cơ thể nên cần tránh để nó va vào.

Theo thông lệ, đội bay trên không gian phải sử dụng thực phẩm khô, đông lạnh, phải pha với nước và dùng ống hút. Nay, họ đã có thể ăn những món ăn tươi và dùng bếp để hâm nóng giống như lúc sống dưới đất. Thực phẩm dùng trên không gian cũng đủ loại, có cả thịt thà, trái cây, sữa chua nhưng được khử trùng và rút bớt nước. Cơ thể người trên không gian cũng rất cần calcium và sinh tố các loại. Nước tắm rửa thì cô đọng từ nước có trong hơi thở, mồ hôi, độ ẩm không khí thông qua một thiết bị đặc biệt. Vì là nước chưng cất nên rất sạch, tinh khiết. Bàn cầu vệ sinh có hệ thống hút chất thải vào thùng chứa và có dây nịt để cột người ngồi. Phi hành gia cũng tắm trong buồng tắm cửa đóng kín, nơi nước dơ bay lơ lửng được hút vào thùng. Nếu không tắm, phi hành gia sẽ dùng khăn ướt lau mình mẩy. Đội bay có thể ngủ trong túi ngủ hoặc ngủ lơ lửng trong tình trạng không trọng lực và được giữ vững bằng những sợi dây để không đụng vào thành tàu.

Các cơ phận ảnh hưởng

Nếu trên trái đất, các cơ phận vận hành chống lại sức hút của Trái đất, bắp thịt và hệ thống xương cốt đỡ ta khỏi té ngã, hệ thống tuần hoàn phải bơm máu ngược lên phần trên cơ thể và não bộ thì khi vào không gian mọi sự sẽ đảo ngược: Chất lỏng trong người dồn hết lên đầu, mặt, cổ, khiến các bộ phận này như phù lên; giác quan cũng bị tác động, không xác định được phương hướng. Do con tàu chuyển động trên không gian, chu kỳ Mặt trời mọc và lặn là 90 phút thay vì 24 giờ như trên Trái đất nên nhịp sinh học trong cơ thể cũng cần thích nghi trong môi trường mới. Trong chuyến bay thử nghiệm của mình, John Glenn được theo dõi và so sánh một số chức năng và cấu tạo cơ thể để xem mức độ ảnh hưởng của môi trường không gian đối với cơ thể con người. Người ta sợ rằng cơ thể con người trong không gian sẽ lão hóa sớm hơn khi sống dưới Mặt đất. Kết quả thử nghiệm như sau: Ta đã biết người cao tuổi thường rơi vào trường hợp mất định hướng, nghiêng ngả, chóng mặt, đứng không vững, nhất là khi đang ngồi hay nằm đứng lên. Lý do là vì máu dồn mạnh về phần dưới cơ thể, làm giảm lượng máu đến não bộ. Ngoài ra, do những bộ phận giữ cơ thể thăng bằng trở nên kém nhạy cảm khi tuổi cao, nên người già dễ té ngã. Sống trong môi trường không trọng lực, cơ thể cũng có cảm giác tương tự do những chức năng giữ thăng bằng, định hướng hoạt động kém hiệu quả nơi không có sức hút của Trái đất (nhất là khi từ thượng tầng khí quyển trở về). Từ con tàu bước ra, John Glenn cũng có cảm giác này nên phải có người đỡ.

Ở người cao tuổi, khối lượng cơ bắp nhỏ đi, các thớ thịt teo dần rồi huỷ hoại. Mô liên kết và tế bào mỡ sẽ thế chỗ cho thịt. Khi sức mạnh của cơ bắp giảm, con người trở nên yếu hơn. Trong không gian, cơ bắp của phi hành gia teo đi đáng kể sau một tuần bay, đặc biệt là các bắp thịt ở chi dưới. Nguyên do là trong tình trạng không trọng lượng, thiếu sức hút trái đất, bắp thịt chịu ít sức cản, không được dùng tới nên chất đạm tiêu hao vượt quá sự bù trừ. Cơ thể người có khoảng 1.000 tới 1.200 gam calcium và 400 tới 500 gam phosphore. 99% lượng calcium và 85% lượng phosphore này được dự trữ trong xương. Khi cao tuổi, đặc biệt là nữ giới sau tuổi mãn kinh, khoáng chất, nhất là calcium, hấp thụ trong ruột giảm bớt, calcium trong xương được chuyển cho máu, tế bào thần kinh, tức là những nơi đảm trách các nhiệm vụ quan trọng hơn. Hệ quả là xương bị xốp, mềm, dễ gãy. Trên không gian, phi hành gia lơ lửng không dùng tới hai chân nên cơ bắp giảm sức mạnh, xương bắt đầu mỏng và yếu. Nếu chuyến bay kéo dài, phi hành gia sẽ mất từ 1% tới 2% khối lượng xương mỗi tháng, nhiều gấp 4 lần mức tiêu hao trong cùng thời gian của phụ nữ mãn kinh. Calcium được thải ra qua nước tiểu và phân. Để tránh sự tiêu hao calcium này, phi hành gia sẽ dùng các dụng cụ đặc biệt như xe đạp tại chỗ để vận động cơ thể, xương cốt. Các khoa học gia nghiên cứu nhiều phương thức để phi hành đoàn tập luyện cơ thể. Mỗi ngày tập 2 lần, mỗi lần một giờ. Về giấc ngủ, khi bay về phía đông, người cao tuổi sẽ ngủ ít hơn. Bước vào tuổi già, giấc ngủ thường cũng ngắn hơn, hay thức dậy ban đêm và dễ bị tiếng động phá giấc ngủ. Phi hành gia cũng bị ảnh hưởng tương tự, vì cứ mỗi 90 phút họ thấy Mặt trời mọc và lặn, thay vì 24 giờ như khi ở trên Trái đất. Thường thường phi hành gia ngủ ít hơn khi ở dưới đất độ 2, 3 giờ mỗi ngày. Nhiều phi hành gia phải uống melatonin (một loại hóa chất do một bộ phận ở não tiết ra trong khi con người ngủ) để giúp ngủ ngon hơn.

Lưu thông máu và tình dục

Về lưu thông máu, ở dưới mặt đất, cơ thể phải vận hành để chống lại sức hút trọng lực và theo thống kê, con người đứng trên đôi chân khoảng hai phần ba thời gian mỗi ngày. Nếu không phải chống lại sức hút, khi ta đứng lên, máu sẽ kéo xuống chi dưới. Hệ quả là não bộ bị thiếu dưỡng chất. May mắn là cơ thể đã tự thích nghi với việc này bằng cách tăng nhịp tim đập và co lại các mạch máu chi dưới khi ta đứng lên. Nhờ đó sự lưu thông máu lên não vẫn được giữ bình thường. Trong không gian, không còn sức hút của Trái đất, máu huyết từ tim chuyển nhiều lên phần trên cơ thể làm phù nề ngực, mặt, cổ. Một trong những hậu quả là phi hành gia thường bị nghẹt mũi, nhức đầu, mập mặt. Các mạch máu giãn nở và cơ thể mất khá nhiều nước qua đổ mồ hôi. Để giảm nguy cơ cho sức khỏe, phi hành gia mang những vòng khóa ở phần trên chi dưới nhằm giảm lượng máu dồn lên trên. Vì vậy khi đáp xuống đất, họ sẽ bị chóng mặt và, phải mất một thời gian ngắn thích nghi, hệ thống tuần hoàn mới trở lại bình thường. Sau ba tháng bay, lượng hồng cầu giảm tới 15%, dưỡng khí nuôi cơ thể sẽ ít đi và khả năng cung cấp năng lượng của tế bào cũng giảm. Khi trở về trái đất, tình trạng sẽ trở lại bình thường.

Thường thì chỉ cần vài giờ bay vào vùng không trọng lượng, phi hành gia đã cảm thấy mệt mỏi, chóng mặt, buồn nôn. Nhưng vài ngày sau họ quen dần với sự thay đổi này. Bay trong không gian mà không vận động cơ thể sẽ mau tiêu mòn bắp thịt và xương.

Ngoài việc trồng tỉa, một điều thú vị khác là các nhà khoa học đang nghiên cứu xem có thể sinh hoạt tình dục trên vũ trụ không vì trong tương lai, khi đã làm chủ không gian bên ngoài Trái đất, con người sẽ ăn ở, sinh con đẻ cái trên đó. Theo các nhà chuyên môn thì chưa có dấu hiệu nào cho thấy là không thể sinh hoạt tình dục trên vũ trụ. Năm 1994, người ta đã quan sát và thu hình cảnh giao phối của 2 con cá Nhật Bản Medaka trong môi trường không trọng lực. Các phi hành gia sau chuyến bay dài trong không gian cũng không gặp khó khăn gì khi quan hệ tình dục và sinh con trên mặt đất. Năm 1998, trên con tàu Mir của Nga, con người đã chứng kiến con chuột đã đẻ con nhỏ hơn ở Trái đất. Một thí nghiệm khác cho thấy tinh trùng bơi nhanh hơn khi ở trên thượng tầng không gian.