Когда астронавты наконец достигнут Марса, они столкнутся с уникальной задачей: ходить и работать в условиях гравитации, которая составляет всего 37% от земной. После месяцев в невесомости их ослабленные мышцы и кости с трудом справятся даже с такой уменьшенной гравитацией.
Исследователи из Бристольского университета разработали перспективное решение — мягкий, носимый экзокостюм, оснащённый надувными «пузырьковыми мышцами».
Типичная миссия на Марс
Типичная миссия на Марс включает около 1000 дней пути, примерно 40% из которых астронавты проводят в условиях невесомости. За это время астронавты теряют значительную мышечную массу — до 20% в месяц, а плотность костей уменьшается на 1–2% ежемесячно.
Текущие решения, такие как двухчасовые ежедневные физические упражнения, которым астронавты следуют на Международной космической станции, обеспечивают лишь ограниченную защиту. Жёсткие роботизированные экзоскелеты были предложены в качестве альтернативы, но они тяжёлые, громоздкие и их трудно интегрировать со скафандрами.
Инновационный подход
Команда из Бристоля под руководством Эмануэле Пульвиренти опубликовала статью в Acta Astronautica, в которой подробно описан инновационный подход, использующий «пузырьковые искусственные мышцы» (BAMs) — лёгкие пневматические приводы, которые сокращаются при надувании воздухом. Представьте их как усовершенствованные версии тех надувных поплавков для рук, которые используются в бассейнах, но разработанные для обеспечения точной помощи мышцам.
Три такие «пузырьковые мышцы» работают вместе, помогая астронавтам сгибать колени во время ходьбы. При надувании они сокращаются и обеспечивают дополнительную силу для помощи движению ног, компенсируя ослабленные мышцы астронавта и сохраняя естественные паттерны ходьбы.
Исследователи создали сложный роботизированный протез ноги, чтобы имитировать ходьбу в условиях марсианской гравитации, и протестировали работу своего экзокостюма. Результаты были обнадёживающими: устройство успешно увеличило как максимальный угол сгибания колена, так и скорость движения ног. Важно, что оно не нарушало естественный ритм ходьбы — решающий фактор для использования в реальных условиях.
Система оказалась наиболее эффективной, когда обеспечивала помощь на протяжении большей части цикла ходьбы, демонстрируя, что она действительно может помочь восстановить более похожие на земные паттерны движения на Марсе.
Применение на Земле
Хотя эта технология разработана для космических исследований, она может иметь значительное применение и на Земле. Лёгкость экзокостюмов с «пузырьковыми мышцами» делает их идеальными кандидатами для помощи людям с ограниченными возможностями передвижения, предлагая более комфортную и естественную альтернативу жёстким механическим опорам.
Исследование представляет собой важный шаг на пути к тому, чтобы сделать длительные космические миссии более осуществимыми, гарантируя, что, когда люди наконец-то ступят на Марс, у них будет технологическая помощь, необходимая для эффективного исследования и работы на соседней планете.