¿Efecto de los ambientes sostenidos de alta G en el cuerpo humano?

Tau Ceti e es posiblemente un buen candidato para la colonización ya que tiene un sol enano amarillo como la tierra. Pero su masa se estima en >4,30 ± 2,1 de la tierra. ( Ver Wiki ) Recuerdo de un documental que las personas que construyeron los cimientos del puente de Manhattan sufrieron delirios y sangraron por los oídos y la nariz debido a la alta presión atmosférica. Dejando a un lado la presión atmosférica, me pregunto si hay más síntomas asociados solo con la alta gravedad. El problema que tengo con esta investigación es que cuando la busco en Google, todos los resultados están relacionados con piolets de aviones de combate que están sujetos a altas G durante unos segundos durante una maniobra. Me pregunto acerca de la exposición durante horas, días o incluso años.

Me imagino que los colonos tendrían exotrajes de alta tecnología que brindan fuerza y ​​​​apoyo adicionales al seguir activamente los movimientos de los usuarios, así como una presión externa adicional como los trajes G que usan los piolets de combate de hoy. El uso de estos trajes también puede causar efectos secundarios.

Además de los síntomas y enfermedades causados ​​por G's altos, también me pregunto si hay enfermedades de la tierra que se curan con G's altos.

Lo máximo que obtendrá de un planeta similar a la Tierra en términos de gravedad es aproximadamente 2 veces la gravedad de la Tierra. La masa de "Super Earth" alcanza un máximo de alrededor de 2G, incluso cuando la haces extremadamente densa. De todos modos, la razón por la que no ve estudios es porque los entornos de múltiples G no son algo que generalmente hacemos continuamente, pero si está buscando información precisa para entornos 2G sostenidos que parece ser lo que realmente está preguntando, el mejor lugar para buscar es Datos sobre cómo reacciona el cuerpo a los automóviles a velocidades superiores a 30 mph y por debajo de 120 mph, creo...
El Wiki dice que 'Tau Ceti e' tiene aproximadamente 4,3 masas terrestres y 'Tau Ceti f' tiene aproximadamente 6,6 masas terrestres. Ambos están clasificados como supertierras. La gravedad es exactamente proporcional a la masa, ¿correcto? ¿Estoy malinterpretando algo?
La masa es proporcional, no es lo mismo que. Un planeta con la masa de 1 masa terrestre (em) 1 radio terrestre (er) producirá 1G. Un planeta con 2em con 1er producirá >1G mientras que un planeta con 2em con 2er producirá alrededor de 1G. La masa es solo una parte de la ecuación y casi todas las combinaciones realistas de radio y masa de un planeta terrestre no superan los 2G. Puede llegar más alto con densidades poco realistas producidas por la abundancia excesiva de elementos más pesados, pero es casi seguro que no existirán.
@Durakken "Cómo reacciona el cuerpo a los automóviles a velocidades superiores a 30 mph y menores a 120 mph": ¿por qué eso puede proporcionar datos para un entorno de mayor g? Pensé que la gravedad se puede simular mediante la aceleración, no conduciendo a la misma velocidad.
@subrunner true... Solo estaba tratando de pensar en el mejor conjunto de datos que tenemos, pero supongo que obviamente está mal... Me pregunto si podríamos obtener un experimento de aceleración sostenida... Tal vez crear un ciclo que tenga suficiente combustible para un día a una semana.
No estoy en condiciones de desentrañarlo en este momento, pero la NASA tiene un gráfico de la tolerancia a la aceleración gravitatoria de los humanos frente al tiempo de exposición. Creo que se ha utilizado aquí en el sitio varias veces. Usted puede encontrar que esclarecedor.

Respuestas (2)

Creo que la enfermedad terrestre más frecuente que se puede curar con una gravedad 2G se llama "vida humana".

No tenemos ningún dato sobre entornos sostenidos de alta g, pero hay varias extrapolaciones que se pueden hacer a partir de los problemas actuales de la tierra relacionados con la gravedad o causados ​​por ella.

Esqueleto

En mayor gravedad, romper huesos se vuelve mucho más fácil ya que todo ejerce más fuerza. No se recomienda que alguien con la enfermedad de los huesos quebradizos experimente un entorno de este tipo, ya que sus huesos ya se rompen fácilmente cuando están en gravedad normal. Y espero que las fracturas por estrés se vuelvan más comunes.

Por otro lado, la osteoporosis podría verse ralentizada por esto. Los mecanismos actuales de prevención/tratamiento ya consisten en trabajar para poner los huesos bajo presión para que se construya más masa ósea/la masa ósea actual no se pierda debido a la edad. Una mayor gravedad ayudaría bastante con esto.

Sin embargo, 2G definitivamente no será bueno para las articulaciones. Sobre todo las articulaciones de las rodillas, ya que tendrán que soportar el doble de carga. El cartílago en el interior se desgastará aún más rápido, por lo que no habrá personas de 60 años que tengan nuevas articulaciones de rodilla con regularidad, pero tal vez ya tengan entre 30 y 40 años.

Columna vertebral

Los problemas de espalda también deberían volverse mucho más frecuentes de lo que ya es el caso hoy en día.

Dado que los discos se comprimen con el doble de peso, se desgastarán más rápidamente y se deslizarán más fácilmente. Todas las malformaciones actuales comunes (joroba, espalda hueca, columna vertebral desalineada) causarán problemas muy graves desde el principio, y las cosas se intensificarán hasta convertirse en hernias discales muy rápidamente.

Si desea tener alguna posibilidad de prevenir los problemas de espalda en jóvenes de 15 años, necesitará un régimen de ejercicio muy pesado dirigido específicamente a los músculos de la espalda.

Sistema cardiovascular

Esta es la razón principal por la que 2G probablemente curará la enfermedad de la "vida humana". Nuestro corazón y nuestras venas no están diseñados para soportar la presión necesaria para combatir la 2G hasta que la sangre llegue al cerebro. Incluso con trajes de compresión que evitan que la sangre se acumule en los pies (que los colonos tendrían que usar las 24 horas del día, los 7 días de la semana, y ¿tiene idea de lo molesto que es tratar de ponerse calcetines de compresión incluso hoy en día, esos contra las venas varicosas?) la presión arterial tendrá que aumentar para dar al cerebro todo el oxígeno que necesita cuando está de pie.

Y la presión arterial alta viene con sus propios problemas, todos los cuales ya se conocen hoy en día.

Dormir también se volverá un poco menos reparador, especialmente si duerme boca arriba. La gravedad comprimirá más tu pecho y probablemente necesitarás un tono muscular cercano a estar despierto solo para poder respirar. Los ronquidos también deberían volverse más comunes en tales posiciones... y también la muerte súbita del lactante (causada por bebés pequeños que se acuestan boca abajo y simplemente dejan de respirar)

Las úlceras de decúbito (y las úlceras en general) se volverán más comunes. Son causados ​​por el peso del cuerpo que presiona tan fuerte que parte de la piel en la parte inferior (donde está la mayor presión) no tiene circulación durante el tiempo suficiente para que las células mueran.

Bioquímica

Probablemente el segundo factor que contribuye a la cura de la enfermedad.

Esto es lo que menos sé, pero potencialmente una de las causas fatales más insuperables.

No creo que a 2G haya suficiente presión atmosférica para que ocurra el problema de la absorción diferente de mezclas de oxígeno / nitrógeno (observe las mezclas de respiración para los buzos que tienen que bucear muy bajo). Hasta donde yo sé, la mayoría de los problemas de los trabajadores del puente de Brooklyn provinieron de respirar aire a presión atmosférica a nivel del mar mientras trabajaban bajo al menos 2 atmósferas de presión. Esto se puede prevenir proporcionando a sus colonos el aire a presión adecuado.

Sin embargo, la tasa de absorción de las membranas de todo tipo cambiará. Tal vez no por mucho, tal vez solo lo suficiente para hacer imposible la vida sostenida en 2G.

¿Dónde están las membranas en el cuerpo?

  • pulmones: absorben oxigeno, liberan dioxido de carbono
  • células: absorben el oxígeno y la glucosa de la sangre, eliminan los productos de desecho celular
  • nervios: los impulsos nerviosos saltan de una célula nerviosa a otra liberando calcio/potasio/... iones en el espacio entre las células nerviosas. Esos iones necesitan difundirse a través de la brecha sináptica para ser absorbidos por la siguiente célula nerviosa en la línea.
  • intestinos: absorbe glucosa, grasas, etc. de los alimentos digeridos
  • riñones: eliminan los productos de desecho de la sangre

Por supuesto, ninguno de esos sistemas será destruido por completo por 2G (de lo contrario, los humanos no disfrutarían tanto de las montañas rusas o sobrevivirían a los aviones de combate o serían disparados al espacio). Pero sería suficiente tenerlos funcionando con una eficiencia de solo el 95% para hacer la vida repentinamente mucho más difícil cuando se intenta a largo plazo.

Nivel de condición física requerido

Para poder vivir prácticamente en gravedad 2G, cada persona requiere un nivel de condición física mucho más alto que el que tenemos hoy.

El sobrepeso dejará de ser un problema; por un lado, solo moverse y no hacer nada ya será bastante agotador. Por otro lado, cada libra de peso sobre ti hará la vida más difícil. Y tendrás que mantener tus músculos en forma constantemente si no quieres tener problemas severos de espalda dentro de 2 años.

Si desea estar activo en un entorno 2G, puede comparar los requisitos más de cerca con los soldados que llevan una mochila pesada en marchas largas. Pero incluso ellos pueden simplemente quitarse la mochila y descansar un par de minutos, sin mencionar que no duermen con ella sobre el pecho...

Mover colonos de la Tierra al planeta High-g

Sin embargo, si desea enviar a sus colonos a este planeta, debe hacer uno de los siguientes:

  • hacer que la nave espacial aumente lentamente su aceleración de Earth-G a High-G durante el transcurso del viaje para que los colonos puedan dar a sus cuerpos semanas o meses para acostumbrarse gradualmente a una mayor gravedad. (Dado que el frenado también cuenta como aceleración, aceleración negativa, puede mantener la gravedad más alta hasta solo unos minutos antes de aterrizar). Simplemente dejarlos en el planeta desde 0G en el espacio y luego esperar que todo esté bien y elegante, no funciona.
  • construya una estación espacial giratoria en órbita sobre el planeta que pueda simular todas las gravedades que necesite, desde High-G en el extremo del brazo, Earth-G en algún lugar en el medio del brazo, hasta la ingravidez en el centro. Les da a sus colonos tiempo para recuperarse de la cepa 2G o para entrenar para tomarla en primer lugar

Aun así, estoy bastante seguro de que un entorno de G tan alto impedirá en gran medida el crecimiento de los niños y aumentará la mortalidad infantil increíblemente alto (debido a las condiciones adversas).

Espero que el mayor problema sea para una madre embarazada (si la alta g no causa anomalías en el desarrollo fetal, que se desconoce). Esperaría que el desarrollo del bebé después del nacimiento fuera adaptativo, por lo que los niños crecerían más bajos y más fornidos que en 1 g.

La permanencia sostenida en alta gravedad daría como resultado, después de muchas generaciones, huesos de las piernas más fuertes (para soportar el aumento de carga), cuerpos más livianos y tal vez más cortos (para disminuir la masa suspendida) y un sistema vascular diferente, para bombear la sangre contra el potencial de gravedad y sin embargo, no sufra un derrame cerebral cuando esté acostado en la cama.

En un solo individuo durante períodos de tiempo bastante cortos, es difícil saberlo. No tengo conocimiento de humanos siendo centrifugados por más de minutos u horas.

Tengo la sensación de que, si la aceleración no es tan fuerte que impide la oxigenación del cerebro, el cuerpo puede desarrollar alguna adaptación como un aumento de la presión arterial y músculos más fuertes como lo hace cuando alguien hace ejercicio en un gimnasio.

Puede cuantificar el problema de la presión arterial. El corazón a la cabeza es de unos 60 cm. 60 cm de presión de agua es de unos 40 mmHg. El doble g y la presión arterial en su corazón tendrán que aumentar mucho para mantenerlo consciente siempre que esté de pie. Sobrevivible pero que acorta la vida. Mientras tanto tus piernas sufren tres o cuatro veces peor. ¿Pueden las arterias y las venas soportarlo? Supongo que la mayoría de las personas morirán de ataques cardíacos y hemorragias a los 50 años, si no antes, al igual que las personas obesas de 200 kg en la Tierra.
Por cierto, si estás seleccionando a tus colonos, querrás enanos. Enanos musculosos y gruesos.