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無重力状態は、重さの感覚が完全にまたはほぼ完全にないこと、つまり見かけの重さがゼロである状態です。これは、ゼロ g 力、またはゼロ g (重力加速度にちなんで名付けられました) [1]とも呼ばれますが、誤ってゼロ重力とも呼ばれます。
微小重力環境は、重力が決して完全にゼロにならないという認識と、その影響においてほぼ同義です。
重さは、比較的強い重力場（地球の表面など）で静止している物体にかかる力の測定値です。これらの重さの感覚は、支えとなる床、座席、ベッド、体重計などとの接触から生じます。重力場がゼロの場合でも、遠心分離機、回転する宇宙ステーション、加速する乗り物内など、接触力が機械的で重力によらない力によって物体の慣性に作用し、それを克服すると、重さの感覚が生じます。
重力場が不均一な場合、自由落下中の物体は潮汐力を受け、ストレスフリーではなくなります。ブラックホールの近くでは、このような潮汐効果は非常に強くなり、スパゲッティ化につながります。地球の場合、特に比較的小さな寸法の物体（人体や宇宙船など）への影響は小さく、これらの場合の全体的な無重力感覚は維持されます。この状態は微小重力として知られ、軌道上の宇宙船でよく見られます。
ニュートン力学における無重力
ニュートン物理学では、宇宙飛行士が経験する無重力の感覚は、（地球から見た）重力加速度がゼロである結果ではなく、自由落下状態のために宇宙飛行士が感じる重力加速度がゼロであり、宇宙船の加速度と宇宙飛行士の加速度の差がゼロである結果です。宇宙ジャーナリストのジェームズ・オバーグは、この現象を次のように説明しています。[2]
衛星が軌道上に留まるのは「地球の重力から逃れた」ためだという神話は、軌道上の宇宙船の自由落下状態を説明するために「無重力」という言葉がほぼ普遍的に誤って使用されていることで、さらに（そして誤って）永続化しています。もちろん、これは真実ではありません。宇宙には依然として重力が存在します。重力は、衛星が星間の空虚にまっすぐに飛び去るのを防いでいます。欠けているのは「重さ」、つまりアンカー構造または反力による重力の抵抗です。衛星が宇宙に留まるのは、その驚異的な水平速度のおかげで、重力によって地球に引き寄せられながらも「地平線を越えて」落下することができます。地球の丸い表面に沿って地面が曲がって引っ込むことで、衛星が地面に向かって落下するのを相殺します。衛星が地球の周りの軌道上に留まるのは、位置や無重力ではなく、速度によるものです。
物体と一緒に動いていない（慣性座標系にいる）観測者から見ると、自由落下中の物体にかかる重力は通常とまったく同じです。[3]典型的な例は、ケーブルが切断され、毎秒 9.81 メートルの速度で加速しながら地球に向かって落下するエレベーターです。このシナリオでは、重力はほとんど減少しますが、完全に減少するわけではありません。エレベーターに乗っている人は誰でも通常の重力を感じませんが、力は完全にゼロになるわけではありません。重力は地球の中心に向かう力なので、水平方向に離れた 2 つのボールはわずかに異なる方向に引っ張られ、エレベーターが落下するにつれて互いに近づきます。また、垂直方向に離れている場合は、重力は反二乗の法則に従って減少するため、下のボールは上のボールよりも高い重力を感じます。これら 2 つの二次効果は、微小重力の例です。[3]
無重力および軽量環境
航空機の重量軽減
飛行機は、宇宙飛行士の訓練、研究、映画の撮影のためのほぼ無重力環境を提供するために 1959 年以来使用されています。このような航空機は一般に「嘔吐彗星」というニックネームで呼ばれています。
無重力環境を作り出すために、飛行機は 10 km (6 マイル) の放物線を描いて飛行し、最初は上昇し、次に急降下します。この飛行中、飛行機の推進力と操縦性が制御され、飛行機の抗力(空気抵抗) が相殺され、飛行機は真空中で自由落下しているかのように動作します。
NASAの低重力航空機
1973年以来、このような飛行機のバージョンがNASAの減重力研究プログラムによって運用されており、非公式のニックネームはそこから生まれました。 [4] NASAは後に、出版物で公式のニックネーム「Weightless Wonder」を採用しました。[5] NASAの現在の減重力航空機「Weightless Wonder VI」はマクドネル・ダグラスC-9で、リンドン・B・ジョンソン宇宙センター近くのエリントンフィールド（KEFD）に拠点を置いています。
NASA の微小重力大学- 低重力飛行機会計画 (低重力学生飛行機会プログラムとも呼ばれる) では、学部生のチームが微小重力実験の提案を提出できます。選ばれたチームは実験を設計して実施し、学生は NASA の Vomit Comet での飛行に招待されます。[引用が必要]
欧州宇宙機関 A310 ゼロG
欧州宇宙機関（ESA）は、微小重力の研究を行うために、特別に改造されたエアバスA310-300型機[6]で放物線飛行を行っている。フランスのCNESおよびドイツのDLRとともに、ESAは連日3回の飛行キャンペーンを実施しており、1回の飛行で約30回の放物線飛行を行い、合計で約10分間の無重力状態となる。これらのキャンペーンは現在、ボルドー・メリニャック空港からCNESの子会社であるNovespace [7]によって運営されており、この機体はDGA Essais en Vol.のテストパイロットによって操縦されている。
2010年5月現在[アップデート]、ESAは52回の科学飛行キャンペーンと9回の学生向け放物線飛行キャンペーンを実施している。[8]最初の無重力飛行は1984年にテキサス州ヒューストンでNASAのKC-135航空機を使用して行われた。使用された他の航空機には、Novespace設立前のロシアの イリューシンIl- 76MDK、その後フランスのカラベル、エアバスA300無重力がある。 [9] [10] [11]
一般乗客向けの商業飛行
Novespaceは2012年にAir Zero Gを創設し、科学的な体験と同じA310 ZERO-Gを使用して、1回のフライトで一般の乗客40人と無重力体験を共有しました。[12]これらのフライトはAvicoによって販売され、主にフランスのボルドーメリニャックから運航され、一般の乗客が無重力を体験できるようにすることで、欧州の宇宙研究を促進することを目的としています。Novespaceの会長でありESAの宇宙飛行士であるジャンフランソワクレルボワは、A310 Zero-Gに搭乗してこれらの日帰り宇宙飛行士と一緒に飛行します。飛行後、彼は宇宙への探求について説明し、キャリアを通じて行った3回の宇宙旅行について語ります。この航空機は映画の目的にも使用されており、2017年にはトムクルーズとアナベルウォーリスが「ハムナプトラ」で使用しました。[13]
ゼロ・グラビティ・コーポレーションは、放物線を描いて飛行し、25～30秒間の無重力状態を作り出す 改造されたボーイング727を運用しています。
地上投下施設
研究目的で無重力状態を作り出す地上施設は、通常、ドロップチューブまたはドロップタワーと呼ばれます。
オハイオ州クリーブランドのグレン研究センターにあるNASAの無重力研究施設は、大部分が地面の下にある145メートルの垂直シャフトで、一体型の真空落下室を備えており、実験車両は5.18秒間自由落下し、132メートルの距離を落下することができます。実験車両は約4.5メートルの発泡スチロールのペレットの中で停止し、最大減速率は65 gです。
NASA グレンには、落下距離が 24.1 メートルの 2.2 秒落下タワーもあります。実験は、空気抵抗の影響を減らすために、抗力シールド内で落下します。パッケージ全体は、最大減速率が約 20 gの 3.3 メートルの高さのエアバッグ内で停止します。無重力施設では 1 日に 1 回か 2 回の落下が行われますが、2.2 秒落下タワーでは 1 日に最大 12 回の落下が行われます。
NASAのマーシャル宇宙飛行センターには、高さ105メートルで真空に近い状態で4.6秒間の自由落下を提供する別の落下管施設があります。[14]
世界中のその他のドロップ施設は次のとおりです:
- 微小重力実験施設（MGLAB） – 4.5秒の自由落下
- グルノーブル冶金学部の実験用落下管– 自由落下時間 3.1 秒
- ブレーメンのブレーメン大学ブレーメン校の落下塔– 4.74 秒の自由落下
- クイーンズランド工科大学ドロップタワー – 2.0 秒の自由落下
- IIT-M国立燃焼研究開発センター– 2.5秒の自由落下[15]
ランダムポジショニングマシン
生物サンプルの無重力状態をシミュレートするもう 1 つの地上ベースのアプローチは、「3D クリノスタット」です。これはランダム ポジショニング マシンとも呼ばれます。通常のクリノスタットとは異なり、ランダム ポジショニング マシンは 2 つの軸で同時に回転し、重力ベクトルの平均化の原理によって徐々に微小重力のような状態を確立します。
中性浮力
軌道
国際宇宙ステーション（ISS）には、潮汐力、地球以外の物体（宇宙飛行士、宇宙船、太陽など）からの重力、空気抵抗、宇宙ステーションに運動量を与える宇宙飛行士の動きなどによって生じる小さな重力があります。 [16] [17] [18]微小重力の記号μgは、スペースシャトルの飛行STS-87とSTS-107の記章に使用されました。これは、これらの飛行が低地球軌道での微小重力研究に費やされたためです。
準軌道飛行
長年にわたり、宇宙飛行の影響に関する生物医学研究は、人間の病態生理学的変化の可能性を評価する上でより重要になってきています。[19] 弾道飛行は、低地球軌道での近似無重力状態（μg）を捉え、短期曝露の有望な研究モデルとなります。このようなアプローチの例としては、スウェーデン宇宙公社と欧州宇宙機関 が運営する MASER、MAXUS、TEXUSプログラムがあります。
軌道運動
軌道運動は自由落下の一種です。[3]軌道上の物体はいくつかの影響により完全に無重力ではありません。
- 宇宙船内の相対的な位置に応じた影響:
- 重力は距離とともに減少するため、大きさがゼロでない物体は、地球に最も近い端と最も遠い端の間で潮汐力、つまり差動引力の影響を受けます。（この効果の極端な例はスパゲッティ化です。）低地球軌道（LEO）上の宇宙船では、遠心力は宇宙船の地球から最も遠い側でも大きくなります。400 kmのLEO高度では、全体的な重力の差は約0.384 μg /mです。 [ 20] [3]
- 宇宙船とその中にある物体の間の重力により、物体はより質量の大きい部分に向かってゆっくりと「落下」する可能性があります。加速度は、1 m の距離で 1000 kg の場合 0.007 μ gです。
- 均一な効果（補正可能）:
- その他の効果:
- 乗組員の日常的な活動:運動量保存則により、宇宙船に搭乗している乗組員が壁を押すと、宇宙船は反対方向に移動します。
- 構造振動: 宇宙船の船体に作用する応力により宇宙船が曲がり、見かけ上の加速を引き起こします。
惑星の中心における無重力
もし物体が球状の惑星の中心に向かって、その惑星の物質に妨げられることなく移動した場合、その物体は惑星の中心核に到達した時点で無重力状態となる。これは、周囲の惑星の質量が中心から全方向に均等に重力を及ぼし、一方向の引力を相殺し、重力のない空間を形成するためである。[21]
重力の不在
「静止」微小重力環境[22]を実現するには、重力の影響を減衰によってほぼゼロにまで減らすために、宇宙空間に十分遠くまで移動する必要があります。これは概念的には単純ですが、非常に長い距離を移動する必要があるため、非常に非現実的です。たとえば、地球の重力を 100 万分の 1 に減らすには、地球から 600 万キロメートルの距離にいる必要がありますが、太陽の重力をこの量まで減らすには、37 億キロメートルの距離にいる必要があります。これは不可能ではありませんが、これまでに達成されたのは 4 つの恒星間探査機(ボイジャー計画のボイジャー 1 号と2 号、パイオニア計画のパイオニア 10 号と11 号) だけです。光速では、この微小重力環境 (重力による加速度が地球表面で経験する加速度の 100 万分の 1 である宇宙領域) に到達するのに約 3 時間半かかります。しかし、重力を地球表面の1000分の1に減らすには、20万キロの距離にいけばよいのです。
地球に比較的近い距離（3000 km 未満）では、重力はわずかに減少するだけです。物体が地球などの天体の周りを回ると、重力は依然として物体を地球に引き寄せ、物体はほぼ 1g で下向きに加速されます。物体は通常、表面に対して横方向に非常に速い速度で移動しているため、地球の曲率が原因で高度を失うことはありません。軌道上の観測者から見ると、宇宙にある他の近くの物体は、すべてが同じ速度で地球に引っ張られているだけでなく、地球の表面が下に「落ちる」につれて前方に移動しているため、浮いているように見えます。これらの物体はすべて自由落下しており、無重力ではありません。
これらの場所のいくつかにおける重力ポテンシャルを比較してください。
健康への影響
長期間居住可能な宇宙ステーションの出現により、無重力状態への曝露が人間の健康に有害な影響を及ぼすことが実証されました。[23] [24]人間は地球表面の物理的条件によく適応しています。無重力状態が長期間続くと、さまざまな生理学的システムが変化し、萎縮し始めます。これらの変化は通常は一時的ですが、長期的な健康問題を引き起こす可能性があります。
無重力状態の最初の数時間に人間が経験する最も一般的な問題は、宇宙適応症候群（SAS）として知られ、一般に宇宙酔いとも呼ばれている。SASの症状には、吐き気と嘔吐、めまい、頭痛、無気力、全身倦怠感などがある。[25] SASの最初の症例は、 1961年に宇宙飛行士 ゲルマン・チトフによって報告された。それ以来、宇宙飛行した人の約45％がこの症状に苦しんでいる。宇宙酔いの持続時間はさまざまだが、72時間以上続くケースはなく、その後は体が新しい環境に適応する。NASAは冗談でSASを「ガーンスケール」で測定している。これは、STS-51-DでのSASが史上最悪だったジェイク・ガーン上院議員 にちなんで名付けられた。したがって、1つの「ガーン」は、SASの最も重篤な症例に相当する。[26]
長期の無重力状態による最も重大な悪影響は、筋萎縮（詳細については、宇宙での筋肉量、筋力、パフォーマンスの低下を参照）と骨格の劣化、または宇宙飛行による骨粗鬆症である。[25]これらの影響は、サイクリングなどの運動療法によって最小限に抑えることができる。 [27]長期間の無重力状態にさらされる宇宙飛行士は、脚の骨を圧迫して骨粗鬆症を軽減するために、ウエストバンドと袖口の間にゴムバンドが付いたズボンを着用する。 [28] その他の重大な影響には、体液の再分配（無重力状態の宇宙飛行士の写真に典型的に見られる「ムーンフェイス」の外観を引き起こす）[28] [29] 、無重力状態への反応として血圧と血流速度が変化することによる心血管系の変化、赤血球の産生の低下、バランス障害、免疫系の弱体化などがある。[30]軽度の症状としては、体重減少、鼻づまり、睡眠障害、過剰な鼓腸、顔のむくみなどがあります。これらの影響は地球に戻るとすぐに回復し始めます。
さらに、長期間の宇宙飛行ミッションの後、宇宙飛行士は視力の変化を経験する可能性がある。[31] [32 ] [33 ] [ 34] [35]このような視力の問題は、火星への有人ミッションを含む将来の深宇宙飛行ミッションにおける大きな懸念事項となる可能性がある。[31] [ 32] [33] [34] [36]高レベルの放射線への曝露は、アテローム性動脈硬化症の発症に影響を及ぼす可能性がある。[37]最近、飛行中に内頸静脈の血栓が検出されている。[38]
2012年12月31日、NASAが支援する研究では、有人宇宙飛行は宇宙飛行士の脳に悪影響を及ぼし、アルツハイマー病の発症を早める可能性があると報告された。[39] [40] [41] 2015年10月、NASA監察総監室は、火星への有人ミッションを含む有人宇宙飛行に関連する健康被害報告書を発行した。[42] [43]
宇宙酔い
宇宙酔い（SMS）は、宇宙に旅立つ宇宙飛行士のほぼ半数が罹患する乗り物酔いの一種であると考えられている。 [44] SMSは、頭部への体液の移動による顔面の詰まり、頭痛、腰痛などとともに、宇宙適応症候群（SAS）を構成するより広範な症状群の一部である。[45] SMSは、1961年にボストーク2号に搭乗した宇宙飛行士ゲルマン・チトフが、方向感覚の喪失と乗り物酔いにほぼ一致する身体的愁訴を述べたときに、4回目の有人宇宙飛行の2周目中に初めて記述された。これは、宇宙飛行の生理学的問題の中で最も研究されているものの1つであるが、多くの宇宙飛行士にとって依然として大きな問題となっている。場合によっては、SMSがあまりにもひどくなるため、宇宙飛行士は宇宙での予定されている職務を休まなければならず、何ヶ月もかけて訓練してきた船外活動に参加できないこともある。[46]しかし、ほとんどの場合、宇宙飛行士はパフォーマンスが低下しても症状を乗り越えます。[47]
地球上で最も厳しく要求の厳しい身体操作のいくつかを経験しているにもかかわらず、最も熟練した宇宙飛行士でさえSMSの影響を受ける可能性があり、激しい吐き気、噴射性嘔吐、疲労、倦怠感（気分が悪い）、頭痛などの症状が現れます。[47]これらの症状は突然、何の前触れもなく発生する可能性があるため、宇宙旅行者は嘔吐物を抑える時間もなく突然嘔吐し、キャビン内に強い悪臭と液体が生じて他の宇宙飛行士に影響を及ぼす可能性があります。[47] SMSの結果として、眼球運動行動に何らかの変化が生じることもあります。[48]症状は通常、無重力状態に入ってから1〜3日間続きますが、地球の重力に再突入すると再発したり、着陸直後に再発したりする可能性があります。SMSは、発汗と顔面蒼白が通常は最小限であるかまったくなく、胃腸の所見では通常、腸音消失が示され、これは胃腸の運動性の低下を示しています。[49]
吐き気や嘔吐が治まっても、中枢神経系の症状が残ることがあり、宇宙飛行士のパフォーマンスを低下させる可能性がある。[49]グレイビールとネプトンは、1976年に、乗り物酔いに関連する無気力と眠気の症状を説明するために「ソピテ症候群」という用語を提案した。[50]それ以来、彼らの定義は「...実際のまたは見かけ上の動きにさらされた結果として発症し、過度の眠気、倦怠感、無気力、軽度のうつ病、および割り当てられたタスクに集中する能力の低下を特徴とする症状複合体」を含むように改訂された。[51]これらの症状が組み合わさると、常に生死の問題に注意を払わなければならない宇宙飛行士にとって、一時的ではあるが、かなりの脅威となる可能性がある。
SMS は、視覚系 (視覚) と固有受容覚系 (姿勢、体の位置) からの感覚情報が、内耳内の三半規管と耳石からの誤認情報と矛盾することで起こる前庭系の障害であると最も一般的に考えられています。これは「神経ミスマッチ理論」として知られ、1975 年にリーズンとブランドによって初めて提唱されました。 [52]一方、体液移動仮説では、無重力により下半身の静水圧が低下し、体液が体の他の部分から頭部に移動すると考えられています。これらの体液移動により、脳脊髄液圧 (腰痛の原因)、頭蓋内圧 (頭痛の原因)、内耳液圧 (前庭機能障害の原因) が上昇すると考えられています。[53]
多数の研究でSMSの問題の解決策が模索されているにもかかわらず、SMSは宇宙旅行における継続的な問題であり続けている。訓練やその他の身体的操作などの非薬理学的対策のほとんどは、ほとんど効果がなかった。ソーントンとボナトは、「飛行前および飛行中の適応努力は、一部は必須でほとんどが面倒なもので、大部分は運用上の失敗だった」と指摘した。[54]現在までに、最も一般的な介入は、制吐作用のある注射用抗ヒスタミン薬プロメタジンであるが、鎮静が問題となる副作用がある。[55]その他の一般的な薬理学的選択肢には、メトクロプラミド、およびスコポラミンの経口および経皮投与があるが、眠気と鎮静はこれらの薬剤でも一般的な副作用である。[53]
筋骨格への影響
宇宙（または微小重力）環境では、荷重軽減の効果は個人間で大きく異なり、性差によってばらつきが増します。[56]ミッション期間の違いや、同じミッションに参加する宇宙飛行士のサンプル数が少ないことも、宇宙で見られる筋骨格系障害のばらつきに寄与します。 [57]筋肉の減少に加えて、微小重力は骨吸収の増加、骨密度の低下、骨折リスクの増加をもたらします。骨吸収は尿中のカルシウム濃度の上昇につながり、その結果、腎結石のリスク増加につながる可能性があります。[58]
宇宙飛行中、筋肉が人体の重量を支える負担から解放される最初の2週間で、筋肉全体の萎縮が始まります。姿勢筋には遅筋線維が多く含まれており、非姿勢筋群よりも萎縮しやすいです。[57]筋肉量の減少は、タンパク質の合成と分解の不均衡が原因です。筋肉量の減少は筋力の低下も伴い、ソユーズ3号とソユーズ8号のミッションでは、わずか2～5日間の宇宙飛行後に観察されました。[57]収縮力の生成と筋力全体の低下も、微小重力への反応として見つかっています。
微小重力が筋骨格系に及ぼす影響に対抗するために、有酸素運動が推奨される。これは多くの場合、飛行中のサイクリングという形をとる。[57]より効果的なレジメンには、抵抗運動やペンギンスーツの使用[57]（反重力筋に伸張負荷をかけるために縫い付けられた弾性バンドを含む）、遠心分離、振動[58]などがある。遠心分離は、宇宙ステーション上で地球の重力を再現し、筋萎縮を防ぐ。遠心分離は、遠心分離機を使用するか、宇宙ステーションの内壁に沿ってサイクリングすることで行うことができる。[57]全身の振動は、よくわかっていないメカニズムによって骨吸収を減らすことがわかっている。振動は、支点に並置された垂直方向の変位を使用する運動器具を使用するか、垂直軸上で振動するプレートを使用することによって伝えることができる。[59]筋肉量を増やすためのβ2アドレナリン作動薬の使用や、抵抗運動と組み合わせた必須アミノ酸の使用は、宇宙での筋萎縮と戦う薬理学的手段として提案されている。[57]
心血管への影響
骨格系と筋肉系の次に、心血管系は地球上よりも無重力状態での負担が少なく、宇宙で過ごす期間が長いほど調子が悪くなります。[60]通常の環境では、重力は下向きの力を及ぼし、垂直の静水圧勾配を設定します。立っているとき、一部の「余分な」体液は脚の血管と組織に存在します。微小重力環境では、静水圧勾配が失われるため、一部の体液はすぐに胸部と上半身に向かって再分配され、循環血液量の「過負荷」として感知されます。[61]微小重力環境では、新たに感知された余分な血液量は、余分な体を組織と細胞に排出することによって調整され（12〜15％の体積減少）、赤血球は正常濃度を維持するために下向きに調整されます（相対的貧血）。[61]重力がない場合、重力の力がもはや血液を脚と腹部の血管に引き下げないので、静脈血は右心房に流れ込み、その結果、拍出量が増加します。[62]これらの体液移動は、体が重力の再導入に適応しようとするため、通常の重力環境に戻るとより危険になります。重力の再導入により、再び体液が下方に引っ張られますが、今度は循環液と赤血球の両方が不足することになります。血液量の減少による起立性ストレス中の心臓充満圧と拍出量の減少が、起立性不耐症を引き起こします。[63]起立性不耐症は、圧力と拍出量の不足により、一時的な意識喪失と姿勢の喪失を引き起こす可能性があります。[64]一部の動物種は、起立性血圧に対抗できる生理学的および解剖学的特徴（高い静水圧血圧や心臓が頭に近い位置にあるなど）を進化させています。[65] [66]より慢性的な起立性不耐症は、吐き気、睡眠障害、その他の血管運動症状などの追加症状を引き起こす可能性があります。 [67]
無重力が心血管系に及ぼす生理学的影響に関する研究の多くは、放物線飛行で行われている。これは人体実験と組み合わせることができる数少ない実行可能な選択肢の1つであり、放物線飛行は宇宙に行かずに微小重力環境が身体に及ぼす真の影響を調査できる唯一の方法となっている。[68]放物線飛行の研究は、微小重力環境における心血管系の変化に関する幅広い結果をもたらしている。放物線飛行の研究により、地球に帰還した宇宙飛行士が患う起立性不耐性と末梢血流低下に関する理解が深まった。微小重力環境では、送り出す血液が失われるため、心臓が萎縮する可能性がある。心臓が弱ると、血液量や血圧が低下し、めまいを起こすことなく脳に酸素を送る身体の能力に影響を与える可能性がある。[69]宇宙飛行士の間で 心拍リズムの乱れも確認されているが、これが既存の病状によるものか、微小重力環境の影響かは不明である。[70]現在の対策としては、塩水を飲むことが挙げられます。塩水は血液の粘度を高め、血圧を上昇させ、微小重力環境後の起立性不耐性を軽減します。別の対策としては、選択的α1アドレナリン作動薬であるミドドリンの投与があります。ミドドリンは動脈と静脈の収縮を引き起こし、圧受容器反射によって血圧を上昇させます。[71]
ヒト以外の生物への影響
ロシアの科学者たちは、宇宙で生まれたゴキブリと地上のゴキブリの違いを観察した。宇宙で生まれたゴキブリはより早く成長し、より速く、より強く成長した。[72]
受精後2日で微小重力環境に置かれた鶏の卵は正常に発育しないようですが、受精後1週間以上経過してから微小重力環境に置かれた卵は正常に発育します。[73]
2006年のスペースシャトル実験では、食中毒を引き起こす可能性のある細菌であるサルモネラチフス菌が宇宙で培養されると毒性が強くなることが判明した。 [74] 2013年4月29日、NASAの資金提供を受けたレンセラー工科大学の科学者は、国際宇宙ステーションでの宇宙飛行中に、微生物が「地球上では観察されない」方法で、また「増殖と毒性の増加につながる可能性がある」方法で宇宙環境に適応しているようだと報告した。[75]
特定の試験条件下では、微生物は宇宙のほぼ無重力状態で繁殖し[76]、宇宙空間の真空状態でも生存することが観察されている[77] [78]。
商用アプリケーション
高品質のクリスタル
まだ商業的な応用はないが、低重力プロセスエンジニアリングを通じて宇宙ステーションや自動化された人工衛星などの微小重力下で結晶を成長させ、結晶格子欠陥を減らす試みに関心が寄せられている。[79]このような欠陥のない結晶は、特定のマイクロエレクトロニクス用途に役立つ可能性があり、またその後のX線結晶構造解析用の結晶を生成するのにも役立つ可能性がある。
2017年には、ISSでモノクローナル抗体治療薬ペンブロリズマブを結晶化する実験が行われ、地上の対照群と比較してより均一で均質な結晶粒子が得られたことが示されました。[80]このような均一な結晶粒子により、より濃縮された低容量の抗体治療薬の製剤化が可能になり、現在普及している静脈内投与法と比較して侵襲性の低いアプローチである皮下投与に適したものになります。[81]
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地球の重力（1 g、左）と微小重力（右）下での水の沸騰の比較。熱源は写真の下部にあります。 -
地球上でのろうそくの燃焼（左）と、 ISSのような微小重力環境（右）でのろうそくの燃焼の比較。
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![1995年にアメリカの科学者がロシアの宇宙ステーション「ミール」で成長させたタンパク質結晶。[82]](https://img-server.japedia.wiki/wikipedia/commons/thumb/d/d1/Crystals_grown_in_microgravity.jpg/500px-Crystals_grown_in_microgravity.jpg)
1995年にアメリカの科学者がロシアの宇宙ステーション「ミール」で成長させたタンパク質結晶。[82] -
宇宙空間（左）と地球上（右）でのインスリン結晶の成長の比較。 -
このビデオで示されているように、液体は地球とは異なる挙動を示す可能性がある。
参照
参考文献
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無重力、つまりゼロ重力の感覚は、重力の影響を感じられないときに起こります。
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外部リンク
ウィクショナリーの「無重力」の辞書定義
ウィキメディア・コモンズの無重力に関連するメディア
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- HowStuffWorksの無重力の仕組み
- NASA - SpaceResearch - 人間の生理学研究とISS: 旅の途中で健康を維持する
- 「なぜ宇宙飛行士は無重力なのか？」「無重力」の誤りをビデオで解説。
- 微小重力の応用と方法の概要
- 「無重力」と「微小重力」という用語に対する批判、正確な物理学を反映する用語を使用するよう説得 (sci.space の投稿)。
- 微小重力コレクション、アラバマ大学ハンツビル校アーカイブおよび特別コレクション
- AU-KBC研究センターにおける宇宙生物学研究
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