S tím, jak se lidstvo připravuje na pilotované výpravy mimo nízkou oběžnou dráhu, zůstává jedna velká výzva stále nevyřešena – jak udržet astronauty v mikrogravitaci zdravé. Bez každodenního cvičení jejich svaly, kosti i kardiovaskulární systém zeslábnou, což může mít vliv na úspěšnost mise a bezpečnost astronautů, což platí především pro destinace jako je Měsíc, či Mars, kde bude muset posádka autonomně fungovat prakticky okamžitě po přistání. Právě proto Evropská kosmická agentura ESA vyvinula zařízení E4D (European Enhanced Exploration Exercise Device = Evropské zařízení pro pokročilé cvičení k průzkumu). Jedná se o kompaktní a přitom víceúčelový posilovací systém vhodný pro kosmické lety, který je navržen tak, aby udržel astronauty silné a připravené na fyzické nároky spojené s návratem na Zemi, či prací na površích kosmických těles.

E4D kombinuje čtyři režimy cvičení – odporový trénink, jízdu na rotopedu, pádlování a tahání lana. Poskytuje při tom široké spektrum posilování a také flexibilitu pro pozdější přidání nových režimů. „E4D mění pravidla hry o zdraví astronautů. Tím, že umožní širší a přizpůsobitelnější rozsah odporových cvičení, podporuje zachování svalové hmoty a integrity kostí v mikrogravitaci, což jsou dvě z největších fyziologických výzev během dlouhodobých misí,“ uvádí Tobias Weber, hlavní řešitel projektu E4D. „Stejně důležitá je schopnost E4D samostatného monitoringu. S využitím integrovaného systému pro zachycení pohybu s využitím kamery mohou astronauti sledovat své pokroky, vyhodnocovat vykonávání pohybů a v reálném čase samostatně korigovat svůj postoj. To snižuje závislost na dohledu ze Země a pomáhá zajistit, aby každá tréninková lekce zůstala bezpečná, přesná a účinná – dokonce i v náročném prostředí na oběžné dráze,“ dodala Jennifer Struble,  spoluautorka projektu.

„E4D je systém, na jehož používání během své mise εpsilon se opravdu těším. Skutečně si užívám cvičení jak pro fyzickou, tak i mentální pohodu a protože je tak důležité k ochraně našich kostí a svalů v mikrogravitaci, jsem nadšená, že vyzkouším nové cvičení, které je ve vesmíru možné díky této evropské technologii,“ uvedla Sophie Adenot, francouzská astronautka agentury ESA, která se nyní s E4D učí v rámci pozemmí přípravy na svou misi.

E4D umožní astronautům provádět přes 30 silových cvičení a až 100 odlišných variací, z nichž mnohé zatím nebyly v mikrogravitaci prováděny. Zařízení zvládá zátěž až 270 kilogramů a umožňuje nastavit sílu během zvedání nebo spouštění, čímž lze trénink podle potřeby ztížit nebo zlehčit. Rotopedová funkce E4D využívá odporu založeného na výkonu, který zajišťuje, že astronauti trénují s nastavenou úrovní námahy, a vytváří tak realistický zážitek z jízdy na kole. Podporuje velmi intenzivní cyklistické tréninky při vysokých rychlostech a dokonce i vlastní tréninkové profily, jako je simulace stoupání do kopce nebo etapy Tour de France, což zvyšuje všestrannost této nabídky cvičení během letu. Veslovací stroj napodobuje komerčně dostupné veslovací simulátory se setrvačníkovým odporem a přizpůsobitelnou intenzitou. Režim tahání provazu poskytuje aerobní a silový trénink pro svaly horní poloviny těla potřebné při krizových scénářích jako je třeba vytažení člena posádky z kabiny.

Kromě fyzického zdraví je E4D také výzkumnou platformou. Porovnáváním dat ze cvičení v kosmickém prostředí s daty z pozemních testů mohou vědci studovat, jak mikrogravitace ovlivňuje výkonnost a zotavení se, což povede k optimalizaci a zpřesnění protiopatření pro dlouhodobé mise mimo nízkou oběžnou dráhu Země. Klíčovou inovací E4D je výše zmíněný systém pro zachycení pohybu, který zajišťuje bezpečný trénink a prevenci zranění. Čtyři kamery umístěné v modulu Columbus sledují pohyby astronauta , identifikují anatomické části těla a v reálném čase posílají data na Zemi. Astronauti vidí svého avatara na tabletu, aby mohli korigovat svůj postoj, zatímco zapojená umělá inteligence okamžitě rozeznává části těla a získaná data se odesílají na analýzu.

V rámci budoucích vylepšení by mělo být možné přidat do systému například strojové učení a virtuální realitu pro vylepšení zpětné vazby pro posádku. Časem budou specialisté na cvičení moci pomocí headsetu pro virtuální realitu sdílet stejný virtuální prostor jako členové posádky, i když je budou dělit tisíce kilometrů mezi Zemí a vesmírem. Budoucí výpravy na lunární stanici Gateway budou ve srovnání s Mezinárodní kosmickou stanicí čelit větším prostorovým omezením. Současné posilovací stroje jsou příliš těžké a objemné, zatímco E4D nabízí menší a efektivnější alternativu. Současná verze je technologickým demonstrátorem, který by měl vyšlapat cestu k ještě menším a kompaktnějším modelům v budoucnu.

E4D má na Mezinárodní kosmickou stanici dorazit v dubnu 2026 během mise εpsilon astronautky Sophie Adenot. Posilovací zařízení bude usazeno na své místo a poté bude následovat fáze technologické demonstrace, během které několik člen posádky otestuje až sto variací cvičení. Data nasbíraná v této fázi budou využita k formulaci budoucích výzev na vývoj ještě pokročilejšího systému nové generace. Na následující dva roky bude E4D integrován do modulu Columbus na Mezinárodní kosmické stanici, čímž se stane největším nákladem agentur ESA z hlediska rozměrů i provozní zodpovědnosti. Systém E4D, vyvinutý na zakázku agentury ESA dánskou Danish Aerospace Company (DAC) s využitím technologie snímání pohybu od švédské společnosti Qinematic, představuje významný pokrok v oblasti zdraví astronautů a jejich připravenosti na mise. E4D je víc než jen posilovací stroj. Je to hlídač zdraví, výzkumný nástroj a záblesk do budoucnosti pilotované kosmonautiky. Kombinací kompaktního designu a špičkových technologií chce ESA zajistit, že astronauti zůstanou silní a v bezpečí i při pronikání dále do Sluneční soustavy.

Přeloženo z:
https://www.esa.int/

Zdroje obrázků:
https://www.esa.int/…/sophie_adenot_exercising_on_e4d2/27068409-1-eng-GB/Sophie_Adenot_exercising_on_E4D.jpg
https://www.esa.int/…/european_e4d_exercise_device/27069685-1-eng-GB/European_E4D_exercise_device.png
https://www.esa.int/…/sophie_adenot_exercising_on_e4d/27068362-1-eng-GB/Sophie_Adenot_exercising_on_E4D.jpg
https://www.esa.int/…/sophie_adenot_training_on_e4d2/27068456-1-eng-GB/Sophie_Adenot_training_on_E4D.jpg