Кинематический анализ Европейского устройства для упражнений при расширенной исследовательской программе в неработающем режиме

Почему важно сохранять форму в космосе

Когда астронавты проводят месяцы в невесомости, их мышцы, кости и сердце начинают ослабевать, потому что им больше не нужно работать против силы тяжести. Тренажёры на Международной космической станции помогают, но они большие, потребляют много энергии и не подходят для тесных кораблей, направляющихся на Луну или дальше. В этом исследовании рассматривается новая компактная тренажёрная машина, которая может работать даже при отключённом питании, и ставится простой вопрос: позволит ли она людям двигаться примерно так же, как на привычном оборудовании спортзала?

Небольшой тренажёр для долгих перелётов

Европейское устройство для упражнений при расширенной исследовательской программе, или E4D, разработано так, чтобы уместить множество упражнений в одном небольшом блоке. В будущем астронавты смогут использовать его для более чем тридцати силовых упражнений, а также для аэробной тренировки — например, езды на велосипеде и гребли. Ключевая особенность — резервный, или «контингентный», режим. В этом неработающем режиме сопротивление обеспечивает маховик и механические элементы, а пружины стягивают тросы обратно, так что мотор и электричество не требуются. Это критично на дальних космических миссиях, где энергия может быть зарезервирована для жизнеобеспечения или навигации, в то время как экипажу всё равно нужно тренироваться ежедневно, чтобы сохранять здоровье.

Испытание устройства

Чтобы оценить работу E4D без питания, исследователи попросили четырнадцать здоровых добровольцев выполнить четыре распространённых упражнения двумя способами: на стандартных тренажёрах и на E4D в контингентном режиме. Выбранные упражнения — гребля, сидячая тяга, становая тяга и жим лёжа — вместе прорабатывают верхнюю и нижнюю части тела и сочетают силовую нагрузку с элементами аэробики. Участники носили полнотелый костюм с датчиками движения, которые отслеживали, как и с какой скоростью двигались их суставы в ходе каждого упражнения. После каждого подхода они также оценивали субъективную сложность по шкале воспринимаемого напряжения.

Сравнение движений с обычным спортзалом

При гребле E4D воспроизводил движения суставов и скорости, практически идентичные коммерческому гребному тренажёру, хотя участники отмечали, что E4D кажется несколько более тяжёлым. Это указывает на то, что неработающий маховик способен имитировать привычную гребную траекторию, обеспечивая при этом немного большую нагрузку. Для становой тяги общие диапазоны движений суставов также были сходны между двумя вариантами. Однако таз и колени обычно двигались немного быстрее в фазе подъёма при использовании традиционных весов, что намекает на небольшие различия в нарастании и изменении сопротивления в ходе движения.

Тонкие различия в тягe и жиме

При сидячей тяге люди выполняли более широкий диапазон движений плеч и локтей и демонстрировали более быструю работу плеч на E4D, при этом оценивали упражнение как более лёгкое, чем на тренажёре. Исследователи связывают это с двумя конструктивными особенностями: E4D использует гибкие верёвочные рукояти вместо жёсткого узкого грифа, а сопротивление генерируется маховиком, а не стеком пластин. В совокупности эти черты поощряют более широкую тягу и чуть более быстрый темп, без признаков того, что это повредит тренировочным эффектам при лёгкой и средней нагрузке. Во время жима лёжа на E4D у большинства участников наблюдался больший сгиб плеч на протяжении большей части движения, отчасти потому, что упражнение выполнялось на небольшом наклоне и с иной конфигурацией грифа по сравнению с плоской скамьёй в спортзале. Несмотря на эти изменения формы траектории движения, общая сложность оценивается как сопоставимая.

Что это значит для будущих экипажей

В целом исследование показало, что E4D в неработающем режиме позволяет выполнять полнотелые тренировки с паттернами движений, которые в основном напоминают стандартное тренажёрное оборудование, причём лишь в коротких фрагментах каждого движения наблюдаются заметные отличия. Это означает, что астронавты могли бы поддерживать работу сердца и мышц даже во время отключений питания или поломок оборудования, используя один компактный аппарат вместо нескольких громоздких устройств. Хотя нужны дальнейшие исследования, чтобы доказать, что такой подход полностью защищает здоровье на длительных миссиях, результаты указывают на то, что разумная механическая конструкция может сохранить способность космических путешественников к эффективным движениям, даже когда свет выключен.

Цитирование: Winther Nielsen, C., Villekjær Østerballe, A., Leisgaard Tougaard, R. et al. Kinematic analysis of the European Enhanced Exploration Exercise Device in unpowered mode. npj Microgravity 12, 41 (2026). https://doi.org/10.1038/s41526-026-00588-y

Ключевые слова: космические упражнения, фитнес в микрогравитации, подготовка астронавтов, устройство для упражнений с сопротивлением, кинематический анализ