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無重力とは、重さの感覚が完全に、またはほぼ完全に欠如している状態、つまり見かけの重さがゼロの状態のことです。これは、ゼロGフォース、またはゼロG （ Gフォースにちなんで名付けられた）[ 1 ]、あるいは誤解を招く表現としてゼロ重力とも呼ばれます。
重さとは、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を測定したものです。この重さの感覚は、床、椅子、ベッド、体重計などとの接触によって生じます。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、加速する乗り物など、機械的な非重力的な力によって接触力が物体の慣性に打ち勝つと、重さの感覚が生じます。
重力場が不均一な場合、自由落下する物体は潮汐力を受け、無応力状態にはならない。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、スパゲッティ化を引き起こす可能性がある。地球の場合、その影響は小さく、特に比較的小さな物体（人体や宇宙船など）ではその影響は小さく、これらの場合、全体的な無重力感覚は維持される。この状態は微小重力として知られており、軌道上の宇宙船ではこの状態が支配的である。微小重力環境は、その影響においてほぼ同義であり、重力環境は均一ではなく、g力は決して厳密にはゼロではないという認識が必要である。
ニュートン力学では、宇宙飛行士が感じる無重力感は、（地球から見た）重力加速度がゼロであることの結果ではなく、自由落下状態のため宇宙飛行士が感じることのできるGフォースがないこと、そして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ことの結果です。宇宙ジャーナリストのジェームズ・オーバーグはこの現象を次のように説明しています。[ 2 ]
人工衛星が「地球の重力から逃れた」ために軌道上にとどまっているという神話は、軌道上の宇宙船の自由落下状態を説明する際に「無重力」という言葉がほぼ普遍的に誤用されていることで、さらに（そして誤って）広まっている。もちろん、これは真実ではない。宇宙空間にも重力は存在する。重力は、人工衛星が星間空間にまっすぐ飛び去ってしまうのを防いでいる。欠けているのは「重さ」、つまり固定された構造物や反作用力による重力への抵抗である。人工衛星が宇宙空間にとどまっているのは、その途方もない水平速度によるものだ。この速度によって、重力によって地球に引き寄せられながらも、「地平線の彼方」へと落下することができる。地球の丸い表面に沿って湾曲した地表が後退していくことで、人工衛星の地表への落下が相殺される。人工衛星を地球の周回軌道上に留めているのは、位置や重力の欠如ではなく、速度なのである。
物体と共に移動しない観測者（つまり慣性系にいる観測者）の視点から見ると、自由落下する物体にかかる重力は通常と全く同じです。[ 3 ]典型的な例は、ケーブルが切断されて地球に向かって落下し、毎秒 9.81 メートルの加速度で加速しているエレベーターです。このシナリオでは、エレベーターの中にいる人の重力の知覚は、完全にではないものの、ほとんど減少します。しかし、力は厳密にはゼロではありません。重力は地球の中心に向かう力であるため、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、重力は逆二乗法則に従って減少するため、下側のボールは上側のボールよりも大きな重力を経験します。これら 2 つの二次効果は、微小重力の例です。[ 3 ]
1959年以来、飛行機は宇宙飛行士の訓練、研究、映画撮影のために、ほぼ無重力状態の環境を提供する目的で使用されてきた。こうした航空機は一般的に「嘔吐彗星」という愛称で呼ばれている。
無重力状態を作り出すため、飛行機は10km （6マイル）の放物線軌道を描いて飛行し、まず上昇した後、動力降下に入ります。この軌道飛行中、機体の推進力と操縦性を制御することで、機体にかかる抗力（空気抵抗）を打ち消し、まるで真空中で自由落下しているかのような状態を作り出します。
このような飛行機のバージョンは、1973 年以来NASAの低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た。 [ 4 ] NASA は後に公式のニックネーム「Weightless Wonder」を出版用に採用した。[ 5 ] NASA の現在の低重力航空機「Weightless Wonder VI」（マクドネル・ダグラス C-9 ）は、リンドン・B・ジョンソン宇宙センター近くのエリントン飛行場(KEFD)を拠点としている。
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）は、学部生チームが微小重力実験の提案を提出できる制度です。選考されたチームは実験を設計・実施し、学生はNASAの「嘔吐彗星」に搭乗する機会を得ます。
欧州宇宙機関（ESA）は、特別に改造されたエアバスA310-300航空機[ 6 ]で放物線飛行を行い、微小重力下での研究を実施しています。フランス国立宇宙研究センター（CNES）およびドイツ航空宇宙センター（DLR）とともに、連続する3日間で3回の飛行を行うキャンペーンを実施しており、各飛行では約30回の放物線飛行を行い、合計で約10分間の無重力状態を体験します。これらのキャンペーンは現在、CNESの子会社であるNovespace[ 7 ]によってボルドー・メリニャック空港から運営されており、航空機はDGA Essais en Volのテストパイロットによって操縦されています。
2010年5月現在ESAはこれまでに52回の科学キャンペーンと9回の学生放物線飛行キャンペーンを実施している。[ 8 ]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。その他に使用された航空機には、Novespace設立前に使用されたロシアのイリューシンIl-76 MDK、その後フランスのカラベル、エアバスA300無重力機などがある。[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]
ノブスペースは、科学実験と同じA310ゼロGを使用して、1回のフライトで40人の一般乗客と無重力体験を共有するために、2012年にエアゼロGを創設しました。[ 12 ]これらのフライトはアビコによって販売され、主にフランスのボルドー・メリニャックから運航され、一般乗客が無重力を体験できるようにすることで、ヨーロッパの宇宙研究を促進することを目的としています。ノブスペースの会長でありESA宇宙飛行士でもあるジャン＝フランソワ・クレルヴォワは、これらの1日宇宙飛行士とともにA310ゼロGに搭乗します。フライト後、彼は宇宙への探求について説明し、キャリアの中で行った3回の宇宙旅行について語ります。この航空機は、2017年の映画「ハムナプトラ」でトム・クルーズとアナベル・ウォーリスが出演するなど、映画撮影にも使用されています。 [ 13 ]
ゼロ・グラビティ社は、改造したボーイング727型機を運用しており、放物線飛行によって25～30秒間の無重力状態を作り出す。
研究目的で無重力状態を作り出す地上施設は、一般的にドロップチューブまたはドロップタワーと呼ばれる。
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、地上からほぼ完全に地下に位置する高さ145mの垂直シャフトで、一体型の真空落下チャンバーを備えています。このチャンバー内では、実験車両が5.18秒間、132mの距離を自由落下することができます。実験車両は、約4.5mの厚さの発泡ポリスチレンのペレットの中で停止し、最大65gの減速度を経験します。
NASAグレン研究センターには、落下距離24.1mの2.2秒落下タワーも設置されている。実験装置は空気抵抗の影響を軽減するため、ドラッグシールドに収められて落下する。装置全体は高さ3.3mのエアバッグ内で停止し、その際の最大減速度は約20gとなる。無重力施設では1日に1～2回の落下実験を行うのに対し、2.2秒落下タワーでは1日に最大12回の落下実験を行うことができる。
NASAのマーシャル宇宙飛行センターには、高さ105mの落下チューブ施設があり、ほぼ真空状態で4.6秒間の自由落下を体験できます。[ 14 ]
世界各地のその他のドロップオフ施設は以下のとおりです。
生物学的試料の無重力状態をシミュレートする地上ベースの手法として、「3Dクリノスタット」、別名「ランダムポジショニングマシン」がある。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、重力ベクトル平均化の原理によって微小重力のような状態を徐々に作り出す。
国際宇宙ステーション（ISS）では、潮汐効果、宇宙飛行士、宇宙船、太陽など地球以外の物体からの重力、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から生じる小さなg力が存在します。 [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]微小重力の記号μgは、これらの飛行が地球低軌道での微小重力研究に特化していたため、スペースシャトル飛行STS-87とSTS-107の記章に使用されました。
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る。[ 19 ]準軌道飛行は、地球低軌道におけるほぼ無重力状態、すなわちμgを捉え、短期的な曝露に対する有望な研究モデルとなっている。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 が実施する MASER、MAXUS、TEXUSプログラムなどがある。
軌道運動は自由落下の一種である。[ 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ない。
物体が惑星の物質に妨げられることなく球状惑星の中心まで移動した場合、惑星の核の中心に到達した時点で無重力状態になる。これは、周囲の惑星の質量が中心からあらゆる方向に均等な重力を及ぼし、どの方向の引力も相殺し、重力のない空間を作り出すためである。[ 21 ]
「静止した」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、深宇宙まで十分に遠くまで移動する必要がある。これは概念的には単純だが、非常に長い距離を移動する必要があるため、非常に非現実的である。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るが、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る。これは不可能ではないが、これまでに達成したのは4つの恒星間探査機のみである（ボイジャー計画のボイジャー1号と2号、およびパイオニア計画のパイオニア10号と11号） 。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）に到達するには、およそ3時間半かかる。しかし、地球表面の重力の1000分の1にまで重力を軽減するには、20万キロメートルの距離を保つだけでよい。
地球から比較的近い距離（3000 km未満）では、重力はわずかにしか減少しません。物体が地球などの天体の周りを公転している間も、重力は依然として物体を地球に向かって引きつけ、物体はほぼ1gの加速度で下向きに加速されます。物体は通常、非常に高速で地表に対して横方向に移動するため、地球の曲率によって高度が下がることはありません。公転する観測者から見ると、宇宙空間にある他の近い物体は浮いているように見えます。これは、すべての物体が同じ速度で地球に向かって引っ張られているだけでなく、地球の表面が下方に「落ちていく」につれて前方にも移動しているためです。これらの物体はすべて自由落下しており、無重力状態ではありません。
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。
長期間居住可能な宇宙ステーションの出現に伴い、無重力への曝露が人間の健康に悪影響を及ぼすことが実証されている。[ 23 ] [ 24 ]人間は地球表面の物理的条件によく適応している。長期間の無重力状態への反応として、さまざまな生理学的システムが変化し、萎縮し始める。これらの変化は通常一時的なものであるが、長期的な健康問題につながる可能性がある。
無重力状態の最初の数時間で人間が経験する最も一般的な問題は、宇宙適応症候群（SAS）として知られており、一般的に宇宙酔いと呼ばれています。SASの症状には、吐き気と嘔吐、めまい、頭痛、倦怠感、全身倦怠感などがあります。[ 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ました。それ以来、宇宙飛行をした人の約45%がこの症状に苦しんでいます。宇宙酔いの持続時間は様々ですが、72時間以上続いたことはなく、その後、体は新しい環境に適応します。NASAは、STS -51-D中に記録上最悪のSASを経験した米国上院議員ジェイク・ガーンにちなんで名付けられた「ガーン・スケール」を使用してSASを冗談で測定しています。したがって、1「ガーン」は、考えられる最も重篤なSASの症例に相当します。[ 26 ]
長期無重力状態の最も重大な悪影響は、筋萎縮（詳細については「宇宙での筋量、筋力、パフォーマンスの低下」を参照）と骨格の劣化、すなわち宇宙飛行骨減少症です。[ 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ます。 [ 27 ]長期間無重力状態に置かれる宇宙飛行士は、脚の骨を圧迫して骨減少症を軽減するために、ウエストバンドとカフの間にゴムバンドが付いたズボンを着用します。[ 28 ] その他の重大な影響には、体液の再分布（無重力状態の宇宙飛行士の写真によく見られる「満月様顔」の原因）、[ 28 ] [ 29 ]重力の欠如に応じ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、赤血球の産生の減少、平衡障害、免疫系の弱体化などがあります。[ 30 ]軽度の症状としては、体重減少、鼻づまり、睡眠障害、過剰なガス、顔のむくみなどがある。これらの影響は地球に戻るとすぐに元に戻り始める。
さらに、長期間の宇宙飛行ミッションの後、宇宙飛行士は視覚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とって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、動脈硬化の発症に影響を与える可能性がある。[ 37 ]最近、飛行中に内頸静脈の血栓が検出された。[ 38 ]
2012年12月31日、NASAが支援する研究で、有人宇宙飛行は宇宙飛行士の脳に害を及ぼし、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に関する報告書を発表した。[ 42 ] [ 43 ]
宇宙酔い（SMS）は、宇宙に行く宇宙飛行士のほぼ半数を悩ませる乗り物酔いの一種と考えられています。 [ 44 ] SMSは、体液が頭側に移動することによる顔の鼻詰まり、頭痛、背中の痛みとともに、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す。[ 45 ] SMSは、1961年に4回目の有人宇宙飛行の2周目に、ボストーク2号に搭乗していた宇宙飛行士ゲルマン・チトフが、乗り物酔いとほぼ一致する身体的不調とともに方向感覚を失ったと報告した際に初めて記述されました。これは宇宙飛行で最も研究されている生理学的問題の1つですが、多くの宇宙飛行士にとって依然として大きな困難となっています。場合によっては、宇宙飛行士が予定されている宇宙での職務を休まなければならないほど衰弱させることもあります。これには、何ヶ月も訓練してきた船外活動も含まれません。[ 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て任務を遂行する。[ 47 ]
地球上で最も厳しく過酷な身体動作を経験しているにもかかわらず、最も経験豊富な宇宙飛行士でさえ、SMSの影響を受ける可能性があり、その結果、重度の吐き気、噴水状嘔吐、疲労、倦怠感（気分が悪い）、頭痛などの症状が現れます。[ 47 ]これらの症状は非常に突然、何の警告もなく発生するため、宇宙旅行者は嘔吐物を抑える時間もなく突然嘔吐し、船内に強い臭いと液体が発生し、他の宇宙飛行士に影響を与える可能性があります。[ 47 ] SMSの結果として、眼球運動行動に変化が生じることもあります。[ 48 ]通常、無重力状態に入ってから1～3日間症状が続きますが、地球の重力に再突入したとき、または着陸直後に再発する可能性があります。SMSは、発汗と顔面蒼白が通常最小限または全くなく、胃腸の所見では通常、腸音がなく胃腸運動の低下を示すという点で、地上の乗り物酔いとは異なります。[ 49 ]
吐き気や嘔吐が治まった後も、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が低下する可能性があります。[ 49 ]グレイビールとクネプトンは、1976年に、乗り物酔いに伴う倦怠感や眠気の症状を説明するために「眠気症候群」という用語を提案しました。 [ 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生する症状複合体であり、過度の眠気、倦怠感、無気力、軽度の抑うつ、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」と改訂されました。[ 51 ]これらの症状が合わさると、常に生死に関わる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、（一時的ではあるものの）重大な脅威となる可能性があります。
SMSは、視覚系（視覚）と固有受容系（姿勢、体の位置）からの感覚情報が、内耳の半規管と耳石からの誤った知覚情報と矛盾するときに発生す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」として知られており、1975年にReasonとBrand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、無重力によって下半身にかかる静水圧が低下し、体液が体の他の部分から頭部に向かって移動するとされています。これらの体液移動は、脳脊髄液圧（腰痛の原因）、頭蓋内圧（頭痛の原因）、および内耳液圧（前庭機能障害の原因）を上昇させると考えられています。[ 53 ]
SMSの問題に対する解決策を探る研究が数多く行われているにもかかわらず、宇宙旅行においては依然として問題となっている。訓練やその他の身体的動作といった非薬物療法による対策のほとんどは、効果が限定的である。ソーントンとボナートは、「飛行前および飛行中の適応努力は、一部は義務付けられており、ほとんどが負担が大きいが、大部分は運用上の失敗に終わっている」と指摘している。[ 54 ]現在、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剤であるプロメタジンであるが、鎮静作用が問題となる副作用である。[ 55 ]その他の一般的な薬物療法としては、メトクロプラミドやスコポラミンの経口および経皮投与などがあるが、これらの薬剤でも眠気や鎮静作用が一般的な副作用である。[ 53 ]
宇宙（または微小重力）環境では、負荷軽減の影響は個人によって大きく異なり、性差によってばらつきがさらに大きくなります。[ 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サイズが小さいことも、宇宙で見られる筋骨格系の障害のばらつきを増大させています。 [ 57 ]筋肉量の減少に加えて、微小重力は骨吸収の増加、骨密度の低下、骨折リスクの増加につながります。骨吸収は尿中カルシウム濃度の上昇につながり、その結果、腎結石症のリスクが増加する可能性があります。[ 58 ]
宇宙飛行中に人体の重量を支える負荷から筋肉が解放される最初の 2 週間で、筋肉全体の萎縮が始まります。姿勢筋は遅筋線維が多く、姿勢筋以外の筋肉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によって起こります。筋肉量の減少には筋力の低下も伴い、これはソユーズ 3 号とソユーズ 8 号のミッションで宇宙飛行のわずか 2〜5 日後に観察されました。[ 57 ]微小重力への反応として、収縮力と筋肉全体のパワーの発生の減少も確認されています。
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ます。これは多くの場合、飛行中のサイクリングの形をとります。[ 57 ]より効果的な方法には、抵抗運動やペンギンスーツの使用[ 57 ]（反重力筋にストレッチ負荷を維持するために縫い込まれたゴムバンドが含まれています）、遠心分離、振動が含まれます。[ 58 ]遠心分離は、筋萎縮を防ぐために、宇宙ステーションで地球の重力を再現します。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実行できます。[ 57 ]全身振動は、不明なメカニズムによって骨吸収を減少させることがわかっています。振動は、支点に隣接する垂直変位を使用する運動装置を使用するか、垂直軸で振動するプレートを使用することによって提供できます。[ 59 ] β2アドレナリン作動薬を使用して筋肉量を増やすこと、および必須アミノ酸を抵抗運動と併用することが、宇宙空間での筋萎縮に対抗する薬理学的手段として提案されている。[ 57 ]
骨格系と筋系に加えて、心血管系は地球上よりも無重力状態では負担が少なく、宇宙空間で過ごす時間が長くなると機能が低下します。[ 60 ]通常の環境では、重力は下向きの力を及ぼし、垂直方向の静水圧勾配を形成します。立っているときは、脚の血管や組織に「余分な」体液が存在します。微小重力環境では、静水圧勾配が失われるため、体液の一部が胸部や上半身に急速に再分配され、循環血液量の「過負荷」として認識される可能性があります。[ 61 ]微小重力環境では、新たに認識された過剰な血液量は、余分な体液を組織や細胞に排出することによって調整され（12～15%の体積減少）、赤血球は正常な濃度を維持するために下方に調整されます（相対的貧血）。[ 61 ]重力がない状態では、重力が脚や腹部の血管に血液を引き下げなくなるため、静脈血は右心房に流れ込み、一回拍出量が増加します。[ 62 ]通常の重力環境に戻ると、体が重力の再導入に適応しようとするため、これらの体液の移動はより危険になります。重力の再導入により体液は再び下方に引っ張られますが、今度は循環体液と赤血球の両方が不足します。起立性ストレス中の血液量の減少による心臓充満圧と一回拍出量の低下が、起立性不耐症の原因です。[ 63 ]起立性不耐症は、圧力と一回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（高い静水圧と心臓の位置が頭部に近いなど）を進化させてきました。[ 65 ] [ 66 ]慢性起立性不耐症が進行すると、吐き気、睡眠障害、その他の血管運動症状などの追加症状も引き起こされる可能性があります。 [ 67 ]
無重力が心血管系に及ぼす生理学的影響に関する多くの研究は放物線飛行で行われています。これは人体実験と組み合わせることができる唯一の実行可能な選択肢の1つであり、宇宙に行くことなく微小重力環境が人体に及ぼす真の影響を調査する唯一の方法として放物線飛行が行われています。[ 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して幅広い結果をもたらしました。放物線飛行の研究は、地球に帰還した宇宙飛行士が経験する起立性不耐症と末梢血流の減少についての理解を深めました。ポンプする血液が失われるため、微小重力環境では心臓が萎縮する可能性があります。心臓が弱くなると、血液量と血圧が低下し、めまいを起こすことなく脳に酸素を送る体の能力に影響を与える可能性があります。[ 69 ]宇宙飛行士の間で心拍リズムの乱れも見られましたが、これが既存の状態の結果なのか、微小重力環境の影響なのかは不明です。[ 70 ]現在の対策の一つは、血液の粘度を高め、結果として血圧を上昇させ、微小重力環境後の起立性不耐症を軽減する食塩水を飲むことである。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る。ミドドリンは動脈と静脈を収縮させ、圧受容体反射によって血圧を上昇させる。[ 71 ]
ロシアの科学者たちは、宇宙で受精したゴキブリと地上のゴキブリの間に違いがあることを観察した。宇宙で受精したゴキブリはより速く成長し、より速く、より頑丈に成長した。[ 72 ]
受精後2日目に微小重力下に置かれた鶏卵は正常に発育しないようだが、受精後1週間以上経過してから微小重力下に置かれた卵は正常に発育する。[ 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菌が、宇宙空間で培養されると毒性が強くなることがわかった。 [ 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たちは、国際宇宙ステーションでの宇宙飛行中に、微生物が「地球上では見られない」方法で宇宙環境に適応し、「成長と毒性の増加につながる可能性がある」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生存することが観察されている[ 77 ] [ 78 ]。
まだ商業的な応用には至っていないものの、低重力プロセスエンジニアリングによって宇宙ステーションや自動人工衛星などの微小重力下で結晶を成長させることで結晶格子の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や、その後のX線結晶学用の結晶の製造に役立つ可能性がある。
2017年に国際宇宙ステーション（ISS）でモノクローナル抗体治療薬ペムブロリズマブの結晶化実験が行われ、地上対照と比較してより均一で均質な結晶粒子が得られた。[ 80 ]このような均一な結晶粒子は、より高濃度で少量の抗体療法を製剤化することを可能にし、現在主流となっている静脈内投与法よりも侵襲性の低い皮下投与法に適している可能性がある。[ 81 ]
アイザック・ニュートンは17世紀に、無重力状態を説明するために必要な理解を記述した。
コンスタンチン・ツィオルコフスキーは軌道上の無重力状態について記述した。
1950年代、フリッツ・ハーバーとハインツ・ハーバーの兄弟は、無重力状態をシミュレートするために放物線飛行を利用することを提案した。
無重力、またはゼログラビティの感覚は、重力の影響を感じないときに起こります。
「ジェイク・ガーンは体調が悪かった、かなりひどかった。こういう話を語るべきかどうかは分からない。だが、とにかく、ジェイク・ガーンは宇宙飛行士団に名を残した。なぜなら、彼は宇宙酔いの極限状態を体現していたからだ。つまり、完全に体調が悪く、完全に無能だったことを示すのが「ガーン」という数値なのだ。ほとんどの人はせいぜい「ガーン」の10倍くらいだろう。そして、宇宙飛行士団の中では、彼は永遠にそのことで記憶されるだろう。」
運動が仕事の一部になることです。週6日、1日最低2時間運動しないと、骨の質量が毎月1％ずつ大幅に減少します。私たちの体は不要なものを賢く取り除くことができ、私の体は無重力状態では骨が必要ないことに気づき始めています。体重を支える必要がないため、筋肉も減少します。
Wiktionaryの「無重力」の辞書定義、Wikimedia Commonsの「無重力」関連メディア
