Tại sao các nhà du hành có thể "bay" trong không gian?

Con người cảm nhận vị trí, chuyển động trên mặt đất dựa trên điều kiện có lực hút của Trái đất. Trong không gian không trọng lực, thần kinh cảm nhận đó có bị biến đổi làm cong nhận thức hay không?

Dưới mặt đất, thật dễ dàng để chúng ta cảm nhận chân tay mình đang ở đâu, chúng ta đang chuyển động hay đứng yên, ngã hay ngồi thẳng, nhờ thông tin đầu vào từ một số hệ thống cảm nhận thăng bằng của cơ thể.

Nhưng nếu trong môi trường chân không, hay mang kính thực tế ảo hoặc ngồi trong một chiếc ô tô đang di chuyển, có thể bạn sẽ bị choáng váng.

Nhà du hành vũ trụ Karen Nyberg trên Trạm Vũ trụ quốc tế. (Ảnh: NASA).

Thật may là các nhà du hành có thể thích nghi với môi trường phi trọng lực khi ở trên một con tàu vũ trụ bay theo quỹ đạo. Một nghiên cứu mới đây đã đánh giá khả năng cảm nhận chuyển động của họ khi ở trong không gian hoặc sau khi trở về mặt đất và không nhận thấy có sự thay đổi nào rõ rệt.

Việc gần như không có trọng lực rất dễ làm thay đổi nhận thức của chúng ta về chuyển động, và các nhà du hành cũng cảm thấy như đang di chuyển nhanh hơn trong một không gian chật chội của con tàu với tình trạng không trọng lượng của cơ thể.

Tuy vậy, họ vẫn có thể đánh giá chính xác quãng đường họ đã đi dọc hành lang trong các phép mô phỏng trực quan, cả trong và sau khi bay vào vũ trụ.

Một trong các cách mà cơ thể con người nhận ra những thay đổi về vị trí, hay di chuyển, là nhờ sự dịch chuyển của chất lỏng chứa bên trong một bộ phận nằm sâu trong tai. Đây chính là hệ thống tiền đình, nó cung cấp cho chúng ta nhận thức về gia tốc, độ nghiêng và chuyển động quay.

Trong không gian, vi trọng lực làm gián đoạn hệ thống tiền đình do bị loại bỏ một số thông tin mà nó thường xử lý, đó là lực hút liên tục của trọng lực trên Trái đất vốn giúp chúng ta biết hướng nào là phía trên.

Thông thường, hệ thống tiền đình hoạt động cùng lúc với hệ thống thị giác để cảm nhận khoảng cách, tốc độ và hướng di chuyển. Khi ở trên quỹ đạo không gian, các nhà du hành ít cảm nhận bằng hệ thống tiền đình trong tai hơn mà bù lại họ trở nên nhạy cảm hơn với thông tin thị giác.

Vậy điều này tác động như thế nào đến nhận thức của các nhà du hành về quãng đường di chuyển trong phép mô phỏng trực quan trong và sau những chuyến bay dài ngày, và liệu những thay đổi về tư thế cơ thể có tác động tương tự đến họ hay không?

Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm với 12 nhà du hành, 6 nam và 6 nữ ở các thời điểm trước, trong và sau những chuyến bay kéo dài một năm của họ trên Trạm Vũ trụ quốc tế (ISS) và so sánh khả năng của họ với 20 người khác trên Trái đất.

Kết quả cho thấy ngay sau các chuyến bay, các nhà du hành đánh giá quá cao khoảng cách bằng trực quan khi ở tư thế nằm so với tư thế ngồi thẳng trước khi thực hiện chuyến bay, nhưng sau đó sự khác biệt này cũng biến mất, khả năng đánh giá của họ trở lại bình thường.

Tuy nhiên, trung bình thì nhận thức của họ về khoảng cách di chuyển dọc theo hành lang ảo trong thí nghiệm mô phỏng không thay đổi nhiều trong suốt thời gian họ ở trên không gian, hay 1 tuần sau khi trở về và kể cả 3 tháng sau khi trở về cũng vẫn vậy.

Kết quả này cũng tương đồng với những phát hiện khoa học trước đây cho rằng, các nhà du hành không gặp khó khăn gì trong việc định hướng không gian.

Đây là thông tin hữu ích bởi trong các tình huống khẩn cấp khi các nhà du hành cần di chuyển nhanh chóng trên ISS để xác định vị trí thiết bị hoặc tiếp cận các cửa thoát hiểm và cũng cần thiết để phục vụ các nghiên cứu chuẩn bị cho các chuyến bay đưa con người lên Mặt trăng mà nhiều nước đang tham vọng thực hiện.