Rušivé vlivy cvičebních strojů v mikrogravitaci

Abstract

Fyzické cvičení je denní rutinou každého astronauta, které provádí za účelem snížení nežádoucích dopadů dlouhodobého kosmického letu, což je zejména řídnutí kostí a svalové atrofie. Dále je nutné si uvědomit, že jakýkoli výstup do volného prostoru (EVA) je velmi fyzicky náročný a vyžaduje určitou tělesnou zdatnost. Stejně tak fyzická aktivita může pomoci od psychických problémů. Během kosmického letu je tedy takové cvičení nezbytnou součástí, avšak na prvním místě vždy zůstávají primární cíle mise. Rušivé vlivy cvičebních strojů v mikrogravitaci by neměly narušovat chod stanice a ovlivňovat výsledky experimentů, cvičební stroj musí být optimalizován pro provoz v mikrogravitaci, neměl by zabírat velkou část prostoru, dále je to hmotnost, kterou je potřeba vynést, a v neposlední řadě je nutné vzít v potaz náročnost a čas potřebný k přípravě stroje do pracovní pozice. Zejména kosmické stanice poskytují prostor a vybavení pro provádění experimentů, jež se zaměřují na výzkum kosmického prostoru, na pozorování Země a vesmíru, a pro tuto práci nejrelevantnější, mikrogravitaci. Vibrace, které při cvičení vznikají a mohou experiment ovlivňovat, je proto nutné důkladně analyzovat a v lepším případě minimalizovat. Tato práce je motivována optimalizací vybraného cvičebního stroje, zejména se zaměřující na přenos rušivých vlivů do konstrukce. V teoretické části je provedena rešerše negativních dopadů kosmického letu na člověka, kosmických stanic, stávajících strojů a pomůcek pro cvičení v mikrogravitaci. Následně jsou zhodnoceny vlivy cvičení na kosmických stanicích. V praktické části je autorem vypracovaný koncepční návrh řešení zmenšující přenos vibrací do konstrukce lodi.

Physical exercise is a daily routine performed by every astronaut to reduce the side effects of long-term spaceflight, especially bone thinning and muscle atrophy. Furthermore, it is necessary to realize that any ascent into free space (EVA) is very physically demanding and requires a certain amount of physical fitness. Likewise, physical activity can help with mental health problems. Thus, during space flight, such an exercise is an essential part, but the primary objectives of the mission always remain in the first place. The use of an exercise machine should at best not disrupt the operation of the station and affect the results of experiments, the machine must be optimized for operation in microgravity, should not take up much of the space, it is also the weight that needs to be lifted and last but not least consider the complexity and time required to prepare the machine for the working position. Space stations provide space and equipment for conducting experiments. Among other things, focusing on space research, Earth and space observation, and most relevant to this work, microgravity. The vibrations that arise during exercise and can affect the experiment must therefore be thoroughly analyzed and, in the best case, minimized. This thesis is motivated by the optimization of a selected exercise machine, especially focusing on the transmission of disturbing influences into the structure. The theoretical part is a search of the negative impacts of space flight on humans, space stations, existing machines, and aids for exercises in microgravity. Subsequently, the effects of exercises on space stations are evaluated. In the practical part, the author has developed a conceptual design of a solution to reduce the transmission of vibrations to the ship's structure.