Wirkung anhaltend hoher G-Umgebungen auf den menschlichen Körper?

Tau Ceti e ist möglicherweise ein guter Kandidat für eine Besiedlung, da es eine gelbe Zwergsonne wie die Erde hat. Aber seine Masse wird auf >4,30 ± 2,1 der Erde geschätzt. ( Siehe Wiki ) Ich erinnere mich aus einem Dokumentarfilm, dass die Leute, die die Fundamente für die Manhattan-Brücke bauten, unter Delirium und Blutungen aus Ohren und Nase litten, weil sie hohem atmosphärischem Druck ausgesetzt waren. Abgesehen vom atmosphärischen Druck frage ich mich, ob es mehr Symptome gibt, die allein mit der hohen Schwerkraft verbunden sind. Das Problem, das ich bei dieser Recherche habe, ist, dass sich beim Googeln alle Treffer auf Kampfjet-Piolets beziehen, die während eines Manövers für einige Sekunden hohen G ausgesetzt sind. Ich wundere mich über die Exposition für Stunden, Tage oder sogar Jahre.

Ich stelle mir vor, dass die Kolonisten High-Tech-Exosuits haben würden, die zusätzliche Stärke und Unterstützung bieten, indem sie den Bewegungen des Trägers aktiv folgen, sowie zusätzlichen äußeren Druck, wie die G-Anzüge, die heutige Kampfpiloten tragen. Die Verwendung dieser Anzüge kann auch Nebenwirkungen verursachen.

Neben Symptomen und Krankheiten, die durch hohe G verursacht werden, frage ich mich auch, ob es Erdkrankheiten gibt, die durch hohe G geheilt werden können.

Das Beste, was Sie in Bezug auf die Schwerkraft aus einem erdähnlichen Planeten herausholen werden, ist etwa das Zweifache der Erdschwerkraft. Die Masse von „Super Earth“ liegt bei etwa 2G, selbst wenn Sie sie extrem dicht machen. Wie dem auch sei, der Grund, warum Sie dafür keine Studien sehen, ist, dass wir im Allgemeinen nicht kontinuierlich mehrere G-Umgebungen durchführen, aber wenn Sie nach genauen Informationen für nachhaltige 2G-Umgebungen suchen, die das zu sein scheinen, was Sie wirklich fragen, Der beste Ort, um nach Daten zu suchen, wie der Körper auf Autos bei Geschwindigkeiten über 30 Meilen pro Stunde und unter 120 Meilen pro Stunde reagiert, denke ich ...
Das Wiki sagt, dass 'Tau Ceti e' etwa 4,3 Erdmassen und 'Tau Ceti f' etwa 6,6 Erdmassen hat. Beide werden als Supererden eingestuft. Die Schwerkraft ist genau proportional zur Masse, richtig? Verstehe ich etwas falsch?
Masse ist verhältnismäßig, nicht gleich. Ein Planet mit der Masse von 1 Erdmasse (em) 1 Erdradius (er) erzeugt 1G. Ein Planet mit 2em mit 1er wird >1G produzieren, während ein Planet mit 2em mit 2er ungefähr näher an 1G produzieren wird. Die Masse ist nur ein Teil der Gleichung und fast jede realistische Kombination aus Radius und Masse eines terrestrischen Planeten fällt nicht höher als etwa 2 G. Sie können mit unrealistischen Dichten höher werden, die durch eine Überfülle schwererer Elemente erzeugt werden, aber es ist so ziemlich garantiert, dass diese nicht existieren.
@Durakken "Wie der Körper bei Geschwindigkeiten über 30 km / h und unter 120 km / h auf Autos reagiert" - Warum kann das Daten für eine Umgebung mit höherem g liefern? Ich dachte, die Schwerkraft kann durch Beschleunigung simuliert werden, nicht durch Fahren mit der gleichen Geschwindigkeit?
@subrunner true ... Ich habe nur versucht, an den besten Datensatz zu denken, den wir haben, aber ich denke, das ist offensichtlich falsch ... ich frage mich, ob wir ein Experiment mit anhaltender Beschleunigung durchführen könnten ... Vielleicht eine Schleife erstellen, die genug hat Kraftstoff für einen Tag bis eine Woche.
Ich bin im Moment nicht in der Lage, es auszugraben, aber die NASA hat ein Diagramm der menschlichen Gravitationsbeschleunigungstoleranz gegenüber der Belichtungszeit. Ich denke, es wurde hier auf der Website mehrmals verwendet. Sie finden das vielleicht erhellend.

Antworten (2)

Ich denke, die am weitesten verbreitete Erdkrankheit, die durch eine 2G-Schwerkraft geheilt werden kann, heißt "menschliches Leben".

Wir haben keine Daten über Umgebungen mit anhaltend hohem g, aber es gibt mehrere Extrapolationen, die aus aktuellen Erdproblemen im Zusammenhang mit / verursacht durch die Schwerkraft gemacht werden können.

Skelett

Bei höherer Schwerkraft wird das Brechen von Knochen viel einfacher, da alles mehr Kraft ausübt. Es wird Personen mit Glasknochenkrankheit nicht empfohlen , eine solche Umgebung zu erleben, da ihre Knochen bereits bei normaler Schwerkraft leicht brechen. Und ich gehe davon aus, dass Stressfrakturen häufiger werden.

Andererseits könnte Osteoporose dadurch verlangsamt werden. Aktuelle Präventions-/Behandlungsmechanismen bestehen bereits darin, die Knochen unter Druck zu setzen, damit mehr Knochenmasse aufgebaut wird bzw. vorhandene Knochenmasse altersbedingt nicht verloren geht. Eine höhere Schwerkraft würde dabei sehr helfen.

Allerdings wird 2G definitiv nicht gut für die Gelenke sein. Kniegelenke besonders, da sie die doppelte Belastung tragen müssen. Der Knorpel im Inneren wird noch schneller abgenutzt, so dass Sie nicht 60-Jährige haben, die regelmäßig neue Kniegelenke bekommen, sondern vielleicht schon 30-40-Jährige.

Wirbelsäule

Auch Rückenprobleme dürften noch viel häufiger auftreten, als es heute schon der Fall ist.

Da die Scheiben durch das doppelte Gewicht komprimiert werden, nutzen sie sich schneller ab und rutschen leichter. Alle gängigen Fehlbildungen (Buckel, Hohlkreuz, Wirbelsäulenfehlstellung) verursachen von Anfang an sehr schwerwiegende Beschwerden, die sehr schnell zum Bandscheibenvorfall eskalieren.

Wer schon mit 15 Jahren Rückenproblemen vorbeugen will, braucht ein sehr intensives Trainingsprogramm, das speziell auf die Rückenmuskulatur abzielt.

Herz-Kreislauf-System

Dies ist der Hauptgrund, warum 2G wahrscheinlich die Krankheit des „menschlichen Lebens“ heilen wird. Unser Herz und unsere Venen sind nicht dafür ausgelegt, einen Druck auszuhalten, der notwendig ist, um 2G zu bekämpfen, bis das Blut zum Gehirn aufsteigt. Sogar mit Kompressionsanzügen, die verhindern, dass sich das Blut in den Füßen sammelt (die die Kolonisten rund um die Uhr tragen müssten - und wissen Sie, wie lästig es ist, auch heute noch in Kompressionsstrümpfe zu steigen, die gegen Krampfadern?) der Blutdruck selbst muss steigen, um das Gehirn mit allem Sauerstoff zu versorgen, den es benötigt, wenn es aufrecht steht.

Und Bluthochdruck bringt seine eigenen Probleme mit sich, die heute alle bereits bekannt sind.

Das Schlafen wird auch etwas weniger erholsam, besonders wenn Sie auf dem Rücken schlafen. Die Schwerkraft wird Ihre Brust stärker zusammendrücken, und Sie werden wahrscheinlich einen Muskeltonus benötigen, der dem Wachzustand nahe kommt, nur damit Sie atmen können. Auch das Schnarchen sollte in solchen Positionen häufiger werden ... und auch der plötzliche Kindstod (verursacht durch kleine Babys, die auf dem Bauch liegen und einfach aufhören zu atmen)

Wundliegen (und Wundliegen im Allgemeinen) werden häufiger. Sie werden dadurch verursacht, dass das Körpergewicht so stark nach unten drückt, dass ein Teil der Haut an der Unterseite (wo der größte Druck herrscht) nicht lange genug durchblutet wird, um Zellen absterben zu lassen.

Biochemie

Wahrscheinlich der zweite Faktor, der zur Heilung der Krankheit beiträgt.

Das ist das, worüber ich am wenigsten weiß, aber möglicherweise eine der unüberwindlichsten Todesursachen.

Ich glaube nicht, dass bei 2G genügend atmosphärischer Druck vorhanden ist, damit das Problem der unterschiedlichen Absorption von Sauerstoff- / Stickstoffgemischen auftritt (siehe Atemgemische für Taucher, die sehr tief tauchen müssen). Soweit ich weiß, sind die meisten Probleme der Brooklyn Bridge Worker darauf zurückzuführen, dass sie atmosphärische Luft auf Meereshöhe atmeten, während sie unter mindestens 2 Atmosphären Druck arbeiteten. Dies können Sie verhindern, indem Sie Ihren Kolonisten die entsprechende Druckluft geben.

Allerdings wird die Absorptionsrate von Membranen aller Art verändert. Vielleicht nicht viel, vielleicht gerade genug, um ein dauerhaftes Leben in 2G unmöglich zu machen.

Wo befinden sich Membranen im Körper?

  • Lunge: Sauerstoff aufnehmen, Kohlendioxid abgeben
  • Zellen: nehmen Sauerstoff und Glukose aus dem Blut auf, entfernen zelluläre Abfallprodukte
  • Nerven: Nervenimpulse springen von einer Nervenzelle zur anderen, indem eine Zelle Calcium- / Kalium- / ...-Ionen in die Lücke zwischen den Nervenzellen freisetzt. Diese Ionen müssen durch den synaptischen Spalt diffundieren, um von der nächsten Nervenzelle in der Reihe absorbiert zu werden
  • Darm: nehmen Glukose, Fette usw. aus verdauter Nahrung auf
  • Nieren: entfernen Abfallprodukte aus dem Blut

Natürlich wird keines dieser Systeme durch 2G vollständig zerstört (andernfalls würden Menschen Achterbahnen nicht so sehr genießen oder Kampfflugzeuge überleben oder in den Weltraum geschossen werden). Aber es würde ausreichen, wenn sie nur mit einem Wirkungsgrad von 95 % arbeiten, um das Leben plötzlich viel schwerer zu machen, wenn man es langfristig versucht.

Erforderliches Fitness-Level

Um in der 2G-Schwerkraft einigermaßen praktisch leben zu können, benötigt jeder einzelne Mensch ein Fitness-Level, das um einiges höher ist als das, was wir heute haben.

Übergewicht wird so gut wie kein Thema mehr sein – zum einen ist es schon anstrengend, sich nur zu bewegen und nichts zu tun. Zum anderen wird jedes einzelne Pfund an Gewicht das Leben schwerer machen. Und Sie müssen Ihre Muskeln ständig in Form halten, wenn Sie nicht 2 Jahre später starke Rückenprobleme haben wollen.

Wer in einer 2G-Umgebung aktiv sein möchte, kann die Anforderungen am ehesten mit Soldaten vergleichen, die einen schweren Rucksack auf langen Märschen tragen. Aber auch sie können den Rucksack einfach abnehmen und sich ein paar Minuten ausruhen, ganz zu schweigen davon, dass sie nicht schlafen, wenn er auf der Brust liegt ...

Umzug von Kolonisten von der Erde zum Planeten High-g

Wenn Sie Ihre Kolonisten dennoch auf diesen Planeten schicken möchten, sollten Sie einen der folgenden Schritte ausführen:

  • Lassen Sie das Raumschiff seine Beschleunigung im Laufe der Reise langsam von Erd-G auf Hoch-G erhöhen, damit die Kolonisten ihren Körper Wochen oder Monate geben können, um sich allmählich an die höhere Schwerkraft zu gewöhnen. (da Bremsen auch als Beschleunigung zählt, negative Beschleunigung, können Sie die höhere Schwerkraft bis wenige Minuten vor der Landung aufrechterhalten). Sie einfach von 0G im Weltraum auf den Planeten fallen zu lassen und dann zu hoffen, dass alles gut und gut wird – funktioniert nicht
  • Bauen Sie eine rotierende Raumstation im Orbit über dem Planeten, die alle erforderlichen Schwerkräfte simulieren kann, von High-G am Ende des Arms über Erd-G irgendwo in der Mitte des Arms bis hin zur Schwerelosigkeit in der Mitte. Gibt Ihren Kolonisten Zeit, sich von der 2G-Belastung zu erholen oder zu trainieren, sie überhaupt zu nehmen

Trotzdem bin ich mir ziemlich sicher, dass eine solche Umgebung mit hohem G das Wachstum von Kindern stark hemmen und die Kindersterblichkeit unglaublich hoch machen wird (aufgrund der widrigen Bedingungen).

Ich würde erwarten, dass das größte Problem für eine schwangere Mutter ist (wenn ein hohes g keine fötale Entwicklungsanomalie verursacht, was unbekannt ist). Ich würde erwarten, dass die kindliche Entwicklung nach der Geburt anpassungsfähig ist, sodass Kinder kleiner und stämmiger werden als in 1g.

Anhaltende Beständigkeit in hoher Schwerkraft würde nach vielen Generationen zu stärkeren Beinknochen (um die erhöhte Belastung zu tragen), leichteren und vielleicht kürzeren Körpern (um die schwebende Masse zu verringern) und einem anderen Gefäßsystem führen, um das Blut gegen das Schwerkraftpotential zu pumpen und bekomme aber keinen Schlaganfall, wenn du flach im Bett liegst.

Bei einem einzelnen Individuum über relativ kurze Zeiträume ist es schwer zu sagen. Mir ist nicht bekannt, dass Menschen länger als Minuten oder Stunden zentrifugiert werden.

Ich habe das Gefühl, dass, wenn die Beschleunigung nicht so stark ist, dass die Sauerstoffversorgung des Gehirns verhindert wird, der Körper eine gewisse Anpassung entwickeln kann, wie erhöhten Blutdruck und stärkere Muskeln, wie es bei jedem Training im Fitnessstudio der Fall ist.

Sie können das Blutdruckproblem quantifizieren. Herz zu Kopf ist etwa 60 cm. 60 cm Wasserdruck sind etwa 40 mmHg. Das doppelte g und der Blutdruck in Ihrem Herzen müssen so stark ansteigen, dass Sie beim Stehen bei Bewusstsein bleiben. Überlebensfähig, aber lebensverkürzend. Währenddessen leiden Ihre Beine drei- oder viermal schlimmer. Können Arterien und Venen es aufnehmen? Ich schätze, die meisten Menschen werden in ihren 50ern, wenn nicht früher, an Herzinfarkten und Blutungen sterben, so wie es 200 kg fettleibige Menschen auf der Erde tun.
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