Tim Peake là phi hành gia mang quốc tịch Anh chính thức đầu tiên từng đi bộ trong không gian. Vị cựu sĩ quan của Không quân Hoàng gia Anh này đã dành một tháng trong không gian, sau khi cất cánh đến Trạm Vũ trụ Quốc tế ISS trên một chiếc tên lửa Soyuz của Nga vào ngày 15/12 năm ngoái, nhưng chuyến đi bộ trong không gian chắc chắn sẽ là bài kiểm tra khắc nghiệt nhất đối với anh.
Tim Peake đang chuẩn bị bộ trang phục phi hành gia có tên là Extravehicular Mobility Unit. (Ảnh: ESA/NASA)
Nhưng chính xác anh sẽ phải trải qua điều gì, trong khoảng thời gian ấn tượng trên trạm vũ trụ? Du hành trong không gian sẽ dẫn tới rất nhiều sự biến đổi trong cơ thể người, rất nhiều trong số đó đã được nghiên cứu kể từ khi phi hành gia người Nga Yuri Gargarin thực hiện chuyến bay có người lái đầu tiên vào vũ trụ vào năm 1961—và một đội ngũ với đầy đủ trang thiết bị cung cấp các hướng dẫn và sự chuẩn bị cho các phi hành gia trước, trong và sau bất kỳ chuyến bay nào vào không gian. Nhưng nếu bạn đang lên kế hoạch một hành trình tương tự, thì đây là một số điều đáng để cân nhắc.
1) Bạn sẽ trở nên yếu hơn
Hệ cơ xương là hệ cơ quan lớn nhất trong cơ thể người. Hàng trăm cơ bắp được sử dụng để duy trì các tư thế—đứng, ngồi—và thực hiện một loạt các chuyển động, với các điều kiện tải trọng khác nhau dưới tác dụng của trọng lực trên Trái Đất.
Các cơ xương có khả năng thích ứng với các mục tiêu và tải trọng khác nhau đặt lên chúng, một đặc điểm được gọi là tính dẻo. Nhưng giống với khi không hoạt động, chuyến bay vào không gian sẽ dẫn đến tình trạng trọng lượng cơ xương (chứng teo cơ) và sức mạnh bị thâm hụt.
Trong các chuyến bay dài ngày ngoài không gian trên Trạm vũ trụ ISS, kết quả nghiên cứu cho thấy 37 phi hành đoàn đã xuất hiện tình trạng sụt giảm sức lực co rút đẳng động (isokinetic strength) trung bình trong khoảng từ 8 đến 17%. Ảnh hưởng đối với nam và nữ là tương đồng.
Trên thực tế, tình trạng sụt giảm này vẫn xảy ra ngay cả khi các phi hành gia tuân theo một chế độ tập luyện thể dục nghiêm khắc, nghĩa là nó có các ngụ ý to lớn đối với những người thực hiện các chuyến đi thậm chí còn dài hơn, như tới Sao Hỏa. Số liệu cho thấy khoảng 30% sức mạnh cơ bắp sẽ bị hao hụt sau khi dành khoảng từ 110 đến 237 ngày trong môi trường vi trọng lực.
2) Ảnh hưởng tương tự sẽ xảy đến với trái tim
Rất nhiều bộ phận của hệ tim mạch (bao gồm quả tim) sẽ bị ảnh hưởng bởi trọng lực. Lấy ví dụ, trên Trái Đất, các huyết quản trong chân của chúng ta sẽ phải chống lại trọng lực để đưa máu trở về tim. Tuy nhiên, khi không có trọng lực, quả tim và các mạch máu sẽ thay đổi—và thời gian chuyến bay càng dài bao nhiêu, thì các thay đổi càng nghiêm trọng bấy nhiêu.
Hai phi hành gia của NASA Scott Kelly và Tim Kopra đang chuẩn bị cho một chuyến đi bộ ngoài không gian vào tháng 12 năm ngoái. (Ảnh: ESA/NASA)
Lấy ví dụ, kích thước và hình dạng của quả tim sẽ thay đổi trong môi trường vi trọng lực, và các tâm thất trái và phải sẽ sụt giảm khối lượng. Đây có thể là do một sự sụt giảm thể tích chất lỏng (máu) và những sự thay đổi trong khối lượng cơ tim. Ngoài ra, nhịp tim của người (số lần đập mỗi phút) là thấp hơn trong không gian so với ở trên Trái Đất. Trên thực tế, kết quả nghiên cứu cho thấy nhịp tim của các cá nhân đứng thẳng trên Trạm vũ trụ ISS là tương đồng với nhịp tim của họ khi đang trong tư thế nằm nghỉ trên Trái Đất trước chuyến bay. Huyết áp cũng thấp hơn trong không gian so với trên Trái Đất.
Cung lượng tim—lượng máu bơm ra khỏi tim mỗi phút—cũng sẽ giảm trong không gian. Khi không có trọng lượng, sẽ có một sự tái phân bổ lượng máu—máu sẽ nằm tại hai chân nhiều hơn và được bơm trở lại tim ít hơn, dẫn tới việc máu bơm ra khỏi tim cũng ít hơn. Chứng teo cơ cũng góp phần giảm thiểu lượng máu tới các chi dưới.
Điều này đã làm giảm thiểu lượng máu tới cơ bắp, và khi kết hợp với tình trạng sụt giảm khối lượng co bắp, sẽ tác động đến khả năng hô hấp hiếu khí (bên dưới).
3) Thể chất suy giảm
Hô hấp hiếu khí là một thước đo khả năng vận động—lượng oxy tối đa cơ thể có thể sử dụng trong quá trình tập luyện. Chỉ số này có thể được đo lường bằng các bài kiểm tra VO2max và VO2peak. Sự thay đổi đối với cả cơ bắp và hệ tim mạch xuất hiện trong các chuyến du hành không gian sẽ góp phần làm giảm thiểu khả năng vận động.
Cảm thấy khá tốt: Phi hành gia Tim Peake trên Trạm vũ trụ ISS. (Ảnh: ESA/NASA)
Lấy ví dụ, sau 9 đến 14 ngày đi bộ trong không gian, nghiên cứu cho thấy khả năng hô hấp hiếu khí (VO2peak) sẽ giảm thiểu từ 20-25%. Nhưng xu hướng này khá thú vị. Trong các chuyến đi bộ dài hơn trong không gian, ví như từ 5 đến 6 tháng, sau sự sụt giảm khả năng hô hấp hiếu khí lúc ban đầu, cơ thể sẽ xuất hiện phản ứng đền bù và các chỉ số bắt đầu tăng trở lại—tuy rằng chúng sẽ không bao giờ trở lại mức ban đầu từ trước chuyến đi.
4) Mất xương
Trên Trái Đất, ảnh hưởng của trọng lực và trọng tải cơ khí là hai yếu tố cần thiết để duy trì cấu trúc xương của bạn. Trong không gian, điều này không xảy ra. Xương thường trải qua hai quá trình tái tổ chức liền nhau và hai loại tế bào đóng vai trò trong quá trình này là: các tế bào tạo xương (hoặc nguyên bào xương, tạo cốt bào – những tế bào này hình thành và điều tiết chất nền xương) và tế bào hủy xương (hay hủy cốt bào – những tế bào này hấp thụ chất nền xương). Tuy nhiên, trong các chuyến du hành ngoài không gian, sự cân bằng giữa hai quá trình này sẽ bị biến đổi, dẫn tới tình trạng sụt giảm mật độ khoáng chất trong xương.
Nghiên cứu cho thấy 3,5% lượng xương sẽ bị hao hụt sau 16 đến 28 tuần du hành trong không gian, 97% trong số đó nằm ở các bộ phận xương có chức năng chống đỡ trọng lực, ví như khung xương chậu và xương chân.
Trạm vũ trụ ISS có phải là một ngôi nhà tốt cho sức khỏe? (Ảnh: NASA)
5) Hệ miễn dịch chịu tổn hại
Hệ miễn dịch, vốn bảo vệ cơ thể trước các tác nhân gây bệnh, cũng sẽ bị ảnh hưởng. Có một số yếu tố góp phần vào tình trạng này, bao gồm tia phóng xạ, môi trường vi trọng lực, tình trạng stress, sự cô lập cũng như các thay đổi trong nhịp sinh học, hay chu kỳ ngủ và thức kéo dài 24 giờ đồng hồ chúng ta trải nghiệm trên Trái Đất.
Ngoài ra, khi ở trong không gian, các phi hành gia sẽ tương tác với các vi khuẩn của bản thân, các phi hành gia khác, thực phẩm, môi trường và những điều này có thể làm biến đổi phản ứng miễn dịch của họ, dẫn đến các hoàn cảnh đầy thách thức và làm gia tăng khả năng lây nhiễm trong phi hành đoàn cũng như việc gây ô nhiễm cho các địa điểm ngoài không gian.
Tác giả: Naomi Brook, Đại học Stirling.
Đăng tải với sự cho phép. Đọc bản gốc ở đây.
Quý Khải biên dịch