Quần robot có phải là bộ đồ vũ trụ tương lai?

(SeaPRwire) –   Phần thú vị nhất của chuyến bay vào vũ trụ chắc chắn là trạng thái không trọng lượng—nhưng nó cũng là vấn đề lớn nhất. Trong môi trường không trọng lực, cơ bắp teo, nhịp tim thay đổi, huyết áp tăng và xương mất đi mật độ cứ mỗi tháng bay vào vũ trụ. Với một số phi hành gia ở lại trên không gian một năm hoặc hơn, đó là một lượng tổn thương tiềm ẩn rất lớn. Tập thể dục có ích; các phi hành gia trên International Space Station (ISS) được yêu cầu dành hai giờ mỗi ngày trên máy chạy bộ và xe đạp tĩnh. Nhưng điều đó vẫn chưa đủ để đảo ngược vấn đề. Và không chỉ tình trạng không trọng lực mới có thể gây nguy hiểm. Việc ở lại dài ngày trong môi trường trọng lực giảm trên Mặt Trăng hoặc Sao Hỏa cũng có thể gây ra những ảnh hưởng xấu tương tự.

“Khi tôi hạ cánh từ không gian, tôi phải được khiêng ra khỏi khoang và những ngày đầu tiên trên Trái Đất tôi trông giống một người 90 tuổi,” cựu phi hành gia Kate Rubins, người đã thực hiện hai nhiệm vụ trên ISS với tổng cộng 300 ngày trong không gian, cho biết. “Nhiều hệ thống sinh lý của tôi đã sao chép tình trạng của một người lớn hơn tôi 20 hoặc 30 tuổi.”

Giờ đây có thể có một giải pháp: quần robot. Như một bài báo đăng trên *Advanced Science* báo cáo, một nhóm các nhà nghiên cứu do Emanuele Pulvirenti, cộng tác viên nghiên cứu tại Soft Robotics Lab của University of Bristol ở Anh, dẫn đầu đã phát triển một bộ quần áo có thể mặc bên dưới bộ đồ vũ trụ để tạo ra một phần lực cản như trong môi trường trọng lực, giúp cơ thể hoạt động như thể đang ở Trái Đất.

Chiếc quần, chạy từ eo đến đầu gối, được làm từ hai phần: một lớp nylon bên ngoài và một lớp nhựa bên trong, kín khí. Ở phía trước và phía sau cả hai đầu gối là một cặp được gọi là BAMs (mô-đun kích hoạt sinh học), được làm từ ống nhựa và vòng giữ có thể được bơm khí để tạo áp lực lên các cơ bắp thật bên dưới. BAMs đã được sử dụng trong quá khứ để hỗ trợ cơ bắp của người mặc, giúp binh lính mang vác nặng hoặc người khuyết tật phục hồi khả năng vận động đã mất. Tuy nhiên, trong nghiên cứu hiện tại, Pulvirenti và các đồng nghiệp đã đặt các đơn vị này ở những vị trí thực sự khiến người mặc khó di chuyển hơn một chút, dẫn đến một sự gắng sức liên tục ở mức độ thấp mà sẽ mang lại một số lợi ích sức khỏe của trọng lực.

Để kiểm tra hệ thống, Pulvirenti và nhóm của ông đã đến University of Milan, nơi có L.O.O.P. (Locomotion, Off-load, and Over-load Project) lab, được xây dựng và vận hành bởi European Space Agency. L.O.O.P. được trang bị một hệ thống dây nịt có thể nhẹ nhàng kéo chủ thể lên trên, tái tạo trọng lực một phần sáu đã giảm trên Mặt Trăng hoặc trọng lực 38% trên Sao Hỏa. Nhóm đã tuyển dụng sáu đối tượng—bốn nam và hai nữ—với độ tuổi trung bình dưới 31, và cho họ trải qua các bài tập với L.O.O.P. và quần robot. Các cảm biến được đặt trên bảy cơ ở chân của họ và một chiếc mặt nạ được đặt trên miệng để thu thập hơi thở ra và đo lượng khí hô hấp, thông khí phổi, tiêu thụ oxy và sản xuất carbon dioxide.

Sau đó, các đối tượng leo lên máy chạy bộ và đi bộ trong bốn phút dưới sáu điều kiện: không mặc quần robot, có mặc quần robot nhưng không bơm phồng BAMs, và có bơm phồng BAMs. Họ lần lượt thực hiện cả ba bài tập mà không có dây nịt, dưới trường trọng lực một g của Trái Đất, và sau đó với dây nịt được gắn để tạo trọng lực mặt trăng một phần sáu mô phỏng. Những gì các nhà nghiên cứu tìm kiếm là sự gia tăng hoạt động ở bảy cơ chân, và sự tăng cường hoạt động trao đổi chất, cho thấy cơ thể đang gắng sức. Kết quả thật đáng kinh ngạc.

Khi các đối tượng ở dưới trọng lực Trái Đất, đi bộ với BAMs chưa bơm phồng, họ trải qua sự gia tăng 18,2% hoạt động trao đổi chất, cho thấy chỉ sự hiện diện của BAMs cũng đủ để ảnh hưởng đến dáng đi và sự gắng sức, khiến người mặc phải làm việc vất vả hơn. Khi BAMs được bơm phồng, tỷ lệ trao đổi chất tăng vọt 20,1%. Dưới trọng lực mặt trăng mô phỏng, quá trình trao đổi chất tăng 20,1% khi BAMs chưa bơm phồng và 29,3% khi chúng được bơm phồng. Đồng thời, sự kích hoạt cơ chân tăng từ 13,9% đến 87%, tùy thuộc vào cơ nào đang được đo.

“Tôi rất muốn tiếp tục phát triển công nghệ này để cuối cùng nó có thể được thử nghiệm trên International Space Station,” Pulvirenti nói trong một thông cáo báo chí đi kèm với việc công bố nghiên cứu.

Những gì có hiệu quả ngoài hành tinh cũng có thể có hiệu quả trên đó, giúp những người bị thương hoặc khuyết tật phục hồi sức mạnh và chuyển động. Pulvirenti nói: “Bộ đồ trợ lực này mang tính hỗ trợ, nghĩa là nó tăng cường một cách nhân tạo các cơ chi dưới, nhưng chúng tôi cũng đã phát triển riêng một bộ đồ trợ lực tạo sức cản, áp dụng tải trọng lên cơ thể để giúp duy trì khối lượng cơ bắp”. “Mục tiêu tiếp theo của chúng tôi là tạo ra một bộ đồ lai có thể chuyển đổi giữa hỗ trợ và sức cản… điều này có thể mang lại lợi ích lớn cho những người cần hỗ trợ về khả năng vận động trong quá trình phục hồi chức năng vật lý.” Có thể mất nhiều năm trước khi chúng ta lên Mặt Trăng và hàng thập kỷ trước khi chúng ta đến Sao Hỏa, nhưng bộ đồ trợ lực đã sẵn sàng thực hiện công việc của nó ngay trên Trái Đất.