De terugkeer van de Verenigde Staten naar de maan met NASA's Artemis-programma zal niet zomaar een 'walk in the park' zijn. In plaats daarvan wordt het een gevaarlijke reis naar een maanlocatie die een van de meest extreme omgevingen in het zonnestelsel vertegenwoordigt. Voor de astronauten van het Artemis-programma zal het lopen op de maan nieuwe manieren van denken vereisen, de nieuwste technologie en innovatieve benaderingen om het ontwerp van de laarzen en het ruimtepak te verbeteren. De reizen van het Apollo-programma naar de maan 50 jaar geleden waren allemaal naar de mildere, equatoriale gebieden van het maanoppervlak, waar de koelste temperaturen -9 graden Fahrenheit (-23 graden Celsius) bereikten.
De Artemis-missies zijn daarentegen ontworpen om astronauten naar de extreme poolgebieden van de maan te brengen, waar de temperatuur kan oplopen tot -369 graden Fahrenheit (-223 graden Celsius). Uitrusting uit het Apollo-tijdperk, ontworpen voor een kort verblijf in een gematigde zone, zal niet voldoende zijn voor een langdurig verblijf in dit nieuwe, meer vijandige gebied. Aan de Universiteit van North Dakota richten we ons op biomechanica, de studie van menselijke beweging. Ons onderzoek verkent de effecten van extreme omgevingen op menselijke bewegingspatronen en looppatronen, en ons lab doet onderzoek waarvan we hopen dat het astronauten ooit zal helpen om de maan te verkennen en tegelijkertijd hun lichaam te beschermen.
Nieuwe laarzen voor de maan
Van alle uitrusting die astronauten nodig hebben om de maan te verkennen, is een van de meest kritieke onderdelen de laarzen die ze gebruiken voor extravehiculaire activiteiten - wanneer ze uit hun ruimteschip stappen en over het maanlandschap stuiteren. Deze laarzen moeten bestand zijn tegen de barre omgevingsomstandigheden die uniek zijn voor de zuidpool van de maan. Omdat de maanpolen veel kouder zijn dan andere maangebieden, moeten de laarzen warmte effectief vasthouden. De huidige versie van de maanlaars maakt gebruik van een stijve thermische plaat, die meestal in de zool van de laars is geïntegreerd. De plaat is stevig en buigt niet. Deze platen werden niet gebruikt tijdens de eerdere Apollo-missies. Hoewel het nodig is om de voeten van astronauten warm te houden, voorkomt deze toevoeging aan de laars dat het schoeisel buigt. De stijve zool beperkt de natuurlijke beweging van de voet, met name het gewricht bij de grote teen, dat het metatarsofalangeale gewricht of MTP-gewricht wordt genoemd. Het MTP-gewricht buigt om normale loop- en looppatronen mogelijk te maken.
Het windasmechanisme
Als je loopt, zorgt het MTP-gewricht ervoor dat je grote teen naar voren kan uitsteken. Het strekken van de grote teen activeert een mechanisme in de voet dat de flexibele landingsvoet omzet in een geribbelde duwvoet wanneer je op het punt staat naar voren te duwen om te stappen. Dit mechanisme zorgt ervoor dat de voet stijf wordt en je lichaamsgewicht ondersteunt tijdens het stappen. Kinesiologen noemen dit mechanisme het windasmechanisme. Het windasmechanisme is niet goed bestudeerd - vooral niet onder de zwaartekracht van de maan. Als dit mechanisme van vitaal belang is voor het lopen op de maan, zou het een probleem kunnen zijn dat de laarzen de voeten van een astronaut niet laten buigen. Er zijn een miljoen kleine details die goed moeten gaan om een maanmissie te laten slagen-hoeveel flex er zit in de zool van de laarzen die de ontdekkingsreizigers gebruiken is er maar één die uiteindelijk hun gezondheid op de maan zou kunnen beïnvloeden.
Hoewel een astronaut zich op de korte termijn, dagen of weken, goed zou moeten voelen, kunnen astronauten die maanden op de maan verblijven een voetblessure oplopen die andere delen van het lichaam kan beïnvloeden. Kinesiologen beschouwen het menselijk lichaam graag als een kinetische keten. Dit betekent dat als je een deel van je onderlichaam bezeert, je bovenlichaam de last van veel van zijn functies op zich neemt. Een probleem dat in de voet begint, kan invloed hebben op de manier waarop iemand loopt en staat, waardoor verder letsel in de kinetische keten wordt veroorzaakt door compensatiemechanismen. De kinetische keten beschrijft dus hoe een blessure in het onderlichaam chronisch letsel kan veroorzaken in verschillende andere gewrichten verderop in het lichaam. Nu NASA bezig is om astronauten terug naar de maan te sturen, moeten onderzoekers meer leren over het lopen op de maan om te begrijpen hoe de voet reageert terwijl hij zich onder de maanzwaartekracht beweegt. Wat ze leren zal ontwerpers helpen als ze doorgaan met het perfectioneren van ruimtepakken.
Bron: Phys.org
