機器人褲會是未來的太空衣嗎？

(SeaPRwire) –   太空飛行最酷的部分一定是失重，但這也是問題最多的地方。在零重力下，肌肉會萎縮，心率會改變，血壓會升高，而且骨骼每個月的太空飛行都會流失。有些太空人會在高空停留一年或更長時間，這可能會造成非常嚴重的損害。運動有所幫助；國際太空站 (ISS) 上的太空人每天必須在跑步機和固定自行車上花費兩個小時。但這仍然不足以扭轉這個問題。而且，有危害的並非只有零重力。長期停留在月球或火星的低重力環境中，也可能產生類似的負面影響。

「從太空降落後，我必須被人抬出太空艙，而且最初幾天在地球上看起來像個 90 歲的老人，」退役太空人 Kate Rubins 說，她曾在 ISS 上執行過兩次任務，總共在太空停留了 300 天。「我的許多生理系統都複製了比我年長 20 或 30 歲的人。」

現在可能有一個解決方案：機器人褲。正如Advanced Science報導的那樣，由英國 University of Bristol’s Soft Robotics Lab 的研究助理 Emanuele Pulvirenti 領導的一個研究團隊，開發出一種可以在太空衣下穿著的服裝，以提供在重力環境中感受到的阻力，使身體像回到地球一樣運作。

這款從腰部到膝蓋的褲子由兩部分組成：一個外部尼龍層和一個內部氣密塑膠層。在雙膝的前後，有一對所謂的 BAM（氣動人工肌肉），由塑膠管和固定環組成，可以充氣以對下方的真實肌肉提供壓力。BAM 過去曾被用於支撐穿戴者的肌肉，幫助士兵攜帶重物或幫助殘疾人恢復失去的活動能力。然而，在目前的研究中，Pulvirenti 和他的同事將這些裝置放置在實際上會讓穿戴者更難移動的位置，從而產生持續的低強度運動，這將具有重力帶來的一些健康益處。

為了測試該系統，Pulvirenti 和他的團隊前往米蘭大學，那裡有由 European Space Agency 建造和運營的 L.O.O.P.（人體外展運動定位器）實驗室。L.O.O.P. 配備了一個安全帶系統，可以輕輕地向上拉動受試者， recreating 月球的六分之一重力或火星的 38% 重力。該團隊招募了六名受試者——四名男性和兩名女性——平均年齡略低於 31 歲，並讓他們在 L.O.O.P. 和機器人褲下進行測試。感測器被放置在他們腿部的七塊肌肉上，並在他們的嘴上放置一個口罩，用於收集呼出的氣體並測量呼吸氣體、肺部通氣量、氧氣消耗量和二氧化碳產生量。

然後，受試者登上跑步機，在六種條件下各行走四分鐘：不穿機器人褲，穿機器人褲但不充氣 BAM，以及充氣 BAM。他們首先在沒有安全帶的情況下，在地球的 1-g 重力場下進行所有三個運動，然後連接安全帶以模擬六分之一的月球重力。研究人員正在尋找的是七塊腿部肌肉的活動增加，以及代謝活動的增強，表明身體正在用力。結果令人震驚。

當受試者在地球重力下行走時，BAM 未充氣，他們的代謝活動增加了 18.2%，這表明僅僅是 BAM 的存在就足以影響步態和勞累程度，導致穿戴者更加努力地工作。當 BAM 充氣時，代謝率躍升 20.1%。在模擬的月球重力下，BAM 未充氣時代謝率上升 20.1%，充氣時上升 29.3%。同時，腿部肌肉激活增加了 13.9% 至 87%，具體取決於測量的是哪塊肌肉。

「我很想繼續開發這項技術，以便最終可以在國際太空站進行測試，」Pulvirenti 在伴隨該研究發布的聲明中說。

在其他星球上有效的東西，在地球上也可能有效，幫助受傷或殘疾的人恢復力量和運動能力。「這種外骨骼套裝是輔助性的，意味著它可以人工增強下肢肌肉，但我們也單獨開發了一種阻力外骨骼套裝，它可以對身體施加負載，以幫助維持肌肉量，」Pulvirenti 說。「我們的下一個目標是創建一種可以在輔助和阻力之間切換的混合套裝……這可能對需要行動支持並正在進行物理康復的人們大有裨益。」我們可能需要數年時間才能到達月球，數十年才能到達火星，但外骨骼套裝已經準備好在地球上執行其任務。

“`