Тренування астронавтів у космосі: для чого, обладнання, і що буде, якщо не тренуватись

Якщо астронавт перестане тренуватись на орбіті, через кілька місяців він не зможе нормально ходити після повернення на Землю. Розбираємось, чому астронавтам потрібні тренування навіть у космосі, та як це відбувається.

На Землі тіло весь час бореться з гравітацією. М’язи постійно утримують поставу, кістки несуть навантаження, серце качає кров проти сили тяжіння. Це настільки звично, що ми не помічаємо цієї “тренувальної програми”, яка працює 24/7.

У мікрогравітації (стан, який виникає під час вільного падіння або обертання навколо планети) цієї програми не існує. І тіло реагує дуже швидко.

То як же тіло реагує на перебування у такому стані тривалий час?

М’язова атрофія. Комплексний огляд 2025 року показав, що поперечний переріз основних постуральних м’язів — розгиначів спини, квадратного м’яза попереку — зменшується на 4,6–8,4% вже за 4–7 місяців місії. М’язи ніг і сідниць страждають іще більше, бо в них повністю зникає “фонове навантаження” від пересування.

Втрата кісткової тканини. Системний огляд 2022 року показав, що кістки втрачають мінеральну щільність у 6 разів швидше, ніж при менопаузі — одному з найшвидших природних процесів кісткової резорбції. Найбільше страждають кістки, які несуть вагу тіла на Землі: стегнова і великогомілкова.

Серцево-судинна деконділювання. Огляд PMC (2024) — без гравітації серцю не потрібно так сильно “качати” кров знизу вгору. Серцевий м’яз слабшає, об’єм крові зменшується на 10–15%. Після повернення на Землю такі астронавти можуть непритомніти просто від того, що встали.

Рідинний зсув. У невагомості рідина перетікає з ніг у верхню частину тіла — голова “розпухає”, ноги худнуть. Це впливає на тиск у черепі, на зір і на роботу серця.

Усе це разом — причина, чому тренування на МКС і в місіях Артеміда є не розвагою, а медичною необхідністю.

2,5 години на день, 6 днів на тиждень. Це офіційний протокол NASA для астронавтів на МКС. 

Із них:

Це більше, ніж тренується більшість людей на Землі. Але для астронавта це мінімум виживання, а не надмірна дисципліна.

Дослідження NASA Sprint Study показало, що інтервальні тренування високої інтенсивності (HIIT-протокол) можуть бути ефективнішими за класичний підхід — і зберігати м’язи та серцево-судинну систему при витраті меншої кількості часу. Це важливо, бо час астронавтів на МКС розписаний буквально по хвилинах.

Головний тренажер для силових вправ. Нагадує кабельний тренажер — тільки замість ваг тут вакуумні циліндри, які створюють опір від 0 до 272 кг. Це дозволяє робити присідання, станову тягу, жим плечей, тягу на блоці — майже повноцінна “качалка” у мікрогравітації.

Дослідження 2019 року підтвердило, що ARED частково захищає від втрати кісткової тканини, особливо кортикальної кістки стегна. Але повністю зупинити втрату трабекулярної (губчастої) кістки не вдається навіть при регулярних тренуваннях. Комбінація ARED + аленродонат (бісфосфонат) дає кращі результати.

Бігова доріжка, названа на честь американського телеведучого Стівена Колбера (після жарту на шоу). Астронавт прив’язується до неї ременями через систему корджів — вони тягнуть тіло вниз, імітуючи вагу. Без цього він просто “злетить” при кожному кроці.

Сила натягу регулюється від 50% до 100% маси тіла. Це дозволяє поступово збільшувати навантаження на кістки і суглоби.

Велотренажер із системою ізоляції вібрацій, щоб педалювання не передавало коливання на обладнання станції. Педалі, але без сидіння у звичному розумінні: астронавт “летить” на ньому у невагомості, утримуючись ногами і руками.

Для місій Артеміда і майбутніх польотів до Марса розробляється компактніше обладнання — зокрема, маховичний тренажер (flywheel device). Він займає менше місця, ніж ARED, і не потребує вакуумних циліндрів. Принцип роботи: опір створюється інерцією маховика — схожий на тренажери GYKO або Technogym Excite+ на Землі.

На ARED астронавти виконують класичний силовий протокол:

На T2 — ходьба, біг, інтервальні спринти. На CEVIS — аеробна їзда у помірному та інтенсивному темпі.

Дослідження впливу вправ на мультисистемну функцію (PMC, 2023) підтвердило, що комбінація силового і аеробного тренування на МКС суттєво зберігає м’язову масу, кісткову щільність і серцево-судинну функцію, порівняно з контрольними групами без тренувань. Але повного збереження досягти не вдається — деяка втрата все одно відбувається.

Це не гіпотетичне питання — у ранній космонавтиці астронавти повертались практично без фізичної підготовки на борту. Те, що відбувалось далі, і стало причиною обов’язкових тренувань.

Перші години після посадки. Астронавт, який провів 6 місяців без достатнього тренування, після приземлення не може нормально стояти. Тіло, яке звикло до невагомості, раптово отримує повне земне тяжіння — і серце, кістки, м’язи до цього не готові. Документальні відеозаписи після місій МКС показують: навіть треновані астронавти перші хвилини після виходу з капсули не можуть ходити самостійно.

Серцево-судинний колапс. Без тренувань серце атрофується у мікрогравітації — його об’єм зменшується, м’яз слабшає. При поверненні на Землю, де кров знову має текти знизу вгору проти сили тяжіння, слабке серце не справляється. Результат — ортостатична гіпотензія: різке падіння тиску при вставанні, запаморочення, непритомність. Огляд 2024 року підтверджує, що без аеробних тренувань ці зміни у серці після довготривалого польоту можуть бути необоротними.

М’язи, які відмовляють. Дослідження системного впливу на опорно-руховий апарат показало, що без тренувань за 6 місяців м’язи ніг втрачають до 20% об’єму, а сила розгиначів гомілки — до 32%. Після приземлення астронавт буквально не може підтримати власну вагу. Реабілітація без попередніх тренувань займає 1–2 роки замість кількох місяців.

Кістки, які ламаються. Без силових тренувань кісткова тканина в мікрогравітації резорбується зі швидкістю, якої немає жодного земного аналога. Після повернення такі кістки — крихкі, не готові до навантаження. Ризик стресових переломів при першій ж спробі нормально ходити — дуже високий. Дослідження 2019 року на ARED показало, що навіть з тренуваннями трабекулярна кістка не відновлюється повністю протягом року після місії. Без тренувань цей процес був би ще драматичнішим.

Когнітивні та вестибулярні порушення. Вестибулярна система (орган рівноваги) повністю переналаштовується під мікрогравітацію. Без фізичної активності, яка стимулює вестибулярні і пропріоцептивні рецептори, астронавти після посадки не можуть нормально ходити по прямій, падають при заплющених очах, не можуть виконувати точні рухи руками.

Реальний приклад — місії до встановлення обов’язкових тренувань. Під час деяких ранніх місій “Союз” у 1970-х тренуванням приділяли мало уваги. Астронавти після 175-добового польоту ледве пересувалися після приземлення, потребували місяців реабілітації, і так і не відновили повністю деякі функції. Саме це стало точкою відліку для розробки сучасних протоколів.

Скільки часу на відновлення. 

Навіть при 2,5 год тренувань на день повне відновлення після 6-місячної місії займає в середньому 3–6 місяців реабілітації на Землі. Без тренувань — за оцінками фахівців NASA — цей термін збільшився б до 1,5–3 років. Для деяких функцій відновлення може бути неповним.

Тренування астронавтів — це ультраекстремальний приклад того, що відбувається з будь-яким тілом при тривалій відсутності навантажень. Постільний режим, іммобілізація після травми, сидячий спосіб життя — це те саме в меншому масштабі. М’язи і кістки існують тому, що ними користуються. Перестають — і тіло починає їх “розбирати”.

Дослідження NASA і ЄКА дали медицині безцінні дані про те, як зберігати м’язову масу і кісткову тканину у людей із обмеженою рухливістю — у літніх пацієнтів, після операцій, при реабілітації. Космос дав нам підтвердження того, що силові тренування — це не розвага, а фізіологічна потреба.

Якщо тіло не отримує навантаження — воно деградує. Незалежно від того, чи ти на орбіті, чи просто два тижні не виходив із дому.

Астронавти тренуються 2,5 години на день не заради форми, а щоб зберегти здатність ходити після повернення. Мікрогравітація — це прискорена версія того, що трапляється з тілом без руху: м’язи атрофуються, кістки втрачають щільність, серце слабшає.

Ми з радістю чекатимемо тебе та твоїх друзів у наших спортивних просторах APOLLO NEXT. Сподіваємось, що ти знайдеш тут свого тренера, нутриціолога та дружню спортивну спільноту. 

Підпишись на наш канал в Instagram та TikTok, щоб дізнаватись ще більше цікавої та корисної інформації! 

Посилання на наукові джерела (Scientific References):