Pierdzenie w kosmosie
W kosmosie nie ma góry ani dołu — a więc nie ma niezawodnego rozdziału gazu i cieczy w przewodzie pokarmowym. To, co na Ziemi jest trywialnym zdarzeniem biologicznym, staje się poważnym problemem inżynieryjnym i medycznym wewnątrz hermetycznie zamkniętej kapsuły o ograniczonej cyrkulacji powietrza i palnej atmosferze. NASA poświęciła ludzkim gazom jelitowym znacznie więcej uwagi, niż większość ludzi mogłaby sobie wyobrazić.
Problem nieważkości: gaz się nie rozdziela
Na Ziemi grawitacja umożliwia naturalny rozdział gazu i cieczy w przewodzie pokarmowym: gaz się unosi, ciecz pozostaje na dole. W mikrograwitacji ta zasada nie obowiązuje. Gaz i ciecz mieszają się równomiernie w całym przewodzie pokarmowym. Ma to dwie praktyczne konsekwencje: po pierwsze, odbijanie staje się znacznie trudniejsze, bo nie ma rozdziału umożliwiającego ukierunkowane uwolnienie gazu — istnieje ryzyko cofnięcia płynnej treści żołądkowej przy próbie beknięcia. Po drugie, gaz jelitowy rozkłada się inaczej i zwykle ucieka bardziej niekontrolowanie i częściej przez zwieracz odbytu, co stwarza wyzwania logistyczne w maleńkiej kapsule dzielonej z sześcioma członkami załogi.
Zagrożenie pożarowe: metan i wodór w kapsule
Atmosfera wczesnych statków NASA — zwłaszcza w programie Apollo — składała się z czystego tlenu pod podwyższonym ciśnieniem, by zminimalizować wagę systemów podtrzymywania życia. W takim środowisku niemal wszystkie substancje palne są skrajnie niebezpieczne pożarowo — w tym wodór i metan, główne składniki ludzkiego gazu jelitowego. Po pożarze Apollo 1 w 1967 roku, w którym zginęło trzech astronautów, atmosferę kapsuły zmieniono na mieszankę azotowo-tlenową. Mimo to gazy jelitowe wciąż traktuje się jako kontrolowany parametr we współczesnych statkach: NASA nieustannie monitoruje skład powietrza kabiny i ustala limity stężeń wodoru i metanu.
Dieta astronauty: wzdęcia jako kryterium misji
Przed misjami załogowymi astronauci otrzymują specjalne plany żywieniowe zaprojektowane, by minimalizować produkcję gazu. Produkty bogate w FODMAP — fasola, kapusta, cebula, napoje gazowane — plasują się wysoko na liście do unikania. Żywność astronautów z wczesnych misji Apollo była osławiona ze względu na efekty gazotwórcze: dziennik pokładowy Apollo 11 zawiera wzmianki o problemach trawiennych częściowo przypisywanych diecie. Na ISS, gdzie członkowie załogi przebywają sześć miesięcy lub dłużej, zdrowie jelit traktuje się jako poważną zmienną planowania medycznego.
ISS i obecne zarządzanie
Na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej zaawansowane systemy wentylacji i filtracji nieustannie oczyszczają powietrze kabiny. Filtry z węgla aktywnego usuwają związki organiczne, w tym zawierające siarkę składniki ludzkiego gazu jelitowego. Cyrkulacja powietrza jest zaprojektowana tak, by zapobiegać powstawaniu kieszeni stężeń. Astronauci mimo to regularnie mówią otwarcie w wywiadach o społecznych implikacjach wspólnego życia w skrajnie ciasnych warunkach: nieoczekiwane pierdnięcie w słabo wentylowanej kabinie sypialnej na wysokości 400 kilometrów jest ledwie łatwiejsze do opanowania niż w długim locie klasą ekonomiczną — z tą różnicą, że nie można wysiąść.
Czy wiesz, że?
- W nieważkości gaz i ciecz nie rozdzielają się w żołądku — co czyni odbijanie ryzykownym.
- Wczesna czysto tlenowa atmosfera Apollo czyniła metan i wodór z gazów jelitowych szczególnie palnymi.
- Astronauci otrzymują specjalne niskowzdęciowe plany żywieniowe w ramach przygotowań do misji.
- Powietrze ISS jest nieustannie filtrowane przez węgiel aktywny, który usuwa też związki siarki z gazów jelitowych.
Ciekawostka
Astronauta John Young przemycił na pokład misji Gemini 3 w 1965 roku kanapkę z peklowaną wołowiną. Kruszenie się kanapki w kabinie wywołało drobny skandal — jednak gazotwórcze skutki peklowanej wołowiny w szczelnej, dwuosobowej kapsule przez pięć godzin dyplomatycznie pominięto w raportach NASA.
Źródła
- Bourland, C.T. & Vogt, G.L. (2010). The Astronaut's Cookbook: Tales, Recipes, and More. Springer.
- Sauer, R.L. et al. (1988). Medical care issues for space station. Acta Astronautica, 17(2), 221–225.
- Lane, H.W. & Schoeller, D.A. (2000). Nutrition in Spaceflight and Weightlessness Models. CRC Press.
- NASA (2015). Human Integration Design Handbook (HIDH). NASA/SP-2010-3407.