Tanpa Gravitasi Bikin Astronaut Rutin Olahraga di Luar Angkasa

tirto.id - Melayang bebas di luar angkasa terdengar menyenangkan. Namun, hidup di lingkungan nyaris tanpa gravitasi justru membawa sejumlah risiko bagi tubuh manusia.

Otot perlahan menyusut, kepadatan tulang berkurang, lalu sistem peredaran darah mesti beradaptasi dengan mikrogravitasi.

Itulah sebabnya astronaut di Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS) wajib rutin berolahraga. Mereka lari di treadmill khusus, mengayuh sepeda statis, serta tetap melakukan latihan beban.

Apa yang sebenarnya terjadi pada tubuh manusia ketika gravitasi tak lagi terasa? Mengapa astronaut wajib tetap berolahraga di luar angkasa?

Apa yang Terjadi pada Tubuh Manusia Ketika di Luar Angkasa?

Astronaut di ISS hidup dalam kondisi mikrogravitasi, yakni keadaan ketika pengaruh gravitasi nyaris tak terasa pada aktivitas sehari-hari. Kondisi tersebut turut mengubah cara kerja tubuh manusia.

Di Bumi, gravitasi menarik tubuh ke bawah. Oleh karenanya otot, tulang, jantung, dan sistem keseimbangan terus bekerja menjaga posisi tubuh. Sedangkan ketika berada di orbit, kebutuhan melawan gravitasi mulai berkurang, tubuh kemudian menyesuaikan diri.

Perubahan paling cepat terlihat pada distribusi cairan tubuh. Ketika di Bumi, gravitasi menarik darah dan cairan lain ke bagian bawah, terutama kaki dan perut. Sementara saat berada di luar angkasa, cairan itu bergeser menuju dada, leher, dan kepala.

"Inilah sebabnya di luar angkasa wajah membengkak. Selaput lendir hidung juga membengkak, sehingga hidung astronaut sering tersumbat," terang Badan Antariksa Jepang (JAXA).

Senada dengan hal itu, NASA menerangkan bahwa "begitu astronaut tiba di lingkungan mikrogravitasi, dan selama mereka berada di Stasiun Luar Angkasa Internasional, darah dan cairan tubuh lainnya terdorong ‘ke atas’ dari kaki dan perut menuju jantung dan kepala."

Konsekuensinya, pergeseran cairan ini mengurangi jumlah darah dan cairan di jantung serta pembuluh darah. Dalam situasi mikrogravitasi seperti itu, jantung akhirnya perlu beradaptasi.

"Jantung berubah bentuk dari oval (seperti balon berisi air) menjadi bulat (seperti balon berisi udara), dan luar angkasa menyebabkan atrofi pada otot-otot yang di Bumi bekerja menyempitkan pembuluh darah, sehingga otot-otot itu tidak bisa mengendalikan aliran darah sebaik sebelumnya," terang NASA.

Selain memengaruhi distribusi cairan tubuh, kondisi mikrogravitasi juga menimbulkan efek terhadap otot serta tulang manusia.

Dampak Mikrogravitasi Terhadap Otot dan Tulang Manusia

Otot dan tulang sama-sama memerlukan beban mekanis agar kondisinya tetap kuat. Di Bumi, aktivitas berjalan, berdiri, berlari, atau mengangkat benda, secara tak langsung turut memaksa otot bekerja melawan gravitasi. Rangsangan itu yang kemudian menjaga massa dan kekuatan otot.

Sebaliknya saat di luar angkasa, astronaut bergerak tanpa harus menopang berat badan. Beban kerja otot berkurang drastis. Pelan tapi pasti ukuran otot bakal menyusut, kondisi ini disebut sebagai atrofi.

JAXA mencatat bahwa otot bakal melemah, terutama di bagian kaki dan punggung bawah. Kedua bagian itu tak pernah berhenti bekerja untuk menopang postur tubuh ketika para astronaut masih di Bumi.

Temuan serupa muncul dalam tinjauan Moosavi dan kolega, dalam Jurnal Physiological Research (2021). Mereka menyintesis 84 studi pada manusia dan hewan, kemudian menyimpulkan bahwa dampak penerbangan antariksa pada otot manusia cenderung makin terasa di tubuh bagian bawah, misalnya tulang belakang dan kaki.

Yang terjadi pada lingkungan mikrogravitasi, proses penguraian melampaui pembentukan sehingga kepadatan mineral tulang mulai menurun.

Joey Man dan kolega dalam NPJ Microgravity (2022) menjelaskan bahwa "manusia menghabiskan waktu kian lama di luar angkasa, yang mana mikrogravitasi menyebabkan hilangnya massa tulang 1-2 persen per bulan pada astronaut."

Balik ke tinjauan Moosavi dan rekan, salah satu studi yang mereka bahas memprediksi kekuatan tulang paha bagian atas ikut menurun, sehingga risiko patah tulang pinggul meningkat bahkan bertahun-tahun setelah misi antariksa selesai.

Studi lain menunjukkan sebagian perubahan pada tulang berpotensi tidak bisa pulih sepenuhnya. Jika demikian, mengapa astronaut tetap wajib berolahraga di luar angkasa?

Astronaut Wajib Berolahraga di Luar Angkasa

Untuk meminimalisir berbagai dampak kondisi mikrogravitasi terhadap tubuh, maka astronaut perlu menjalani latihan fisik rutin selama berada di stasiun ruang angkasa. "Para awak kini rerata berolahraga 2 jam per hari," terang NASA.

Programnya memadu latihan resistensi dan latihan aerobik, dengan fungsi yang berbeda tapi saling melengkapi. Tujuannya adalah menjaga kebugaran jantung, paru-paru, otot, dan tulang.

Peralatan utama yang dipakai yakni Advanced Resistive Exercise Device (ARED). Alat ini menunjang astronaut berlatih beban seperti squat dan deadlift meski dalam kondisi minim gravitasi.

"Dipasang pada 2008, ARED menggunakan sistem piston dan sistem flywheel untuk memberi beban yang pada dasarnya meniru angkat beban dalam kondisi tanpa bobot," terang NASA.

Sementara itu, untuk menunjang aktivitas fisik berlari atau jalan, para astronaut menggunakan treadmill bernama T2. Karena tubuh mereka melayang, astronaut mengenakan harness yang menghubungkan tubuh ke treadmill agar tetap berada di permukaan lintasan.

Latihan aerobik dilakukan menggunakan Cycle Ergometer with Vibration Isolation and Stabilization System (CEVIS), yakni sepeda statis berkendali komputer yang menjaga beban kerja tetap akurat.

Kendati demikian, olahraga hanya berfungsi meminimalisir dampak mikrogravitasi, bukan menghapus risiko sepenuhnya. NASA mencatat program latihan tampak memoderasi perubahan pada otot dan tulang. Namun hasil akhir berbeda-beda pada tiap astronaut.

Sebagian dari astronaut diketahui masih mengalami orthostatic intolerance, yaitu situasi kesulitan berdiri akibat pusing atau pingsan saat sudah kembali ke bumi.

Adapun tinjauan Moosavi dan kolega sejalan dengan itu, tak ada intervensi latihan terbukti sepenuhnya efektif menjaga struktur dan fungsi otot atau kepadatan tulang.

Tubuh astronaut tetap butuh waktu untuk kembali beradaptasi dengan tarikan gravitasi Bumi selepas misi berakhir, meski mereka sudah rutin berolahraga saat berada dalam kondisi mikrogravitasi.