Как космические технологии NASA помогают футболу: дорожки с управлением гравитацией и таблетки-термометры
Космос, привет!
Томографы, солнечные батареи, детекторы дыма, фильтры для воды, инфракрасные термометры и многие другие вещи вошли в нашу жизнь благодаря NASA − Национальному управлению по аэронавтике и исследованию космического пространства. Но космические технологии используются не только в повседневности, но и в футболе.
Антигравитационные беговые дорожки, ускоряющие реабилитацию после травм
Земная гравитация может вызвать сильный стресс для костей и мышц человека – неважно, это марафонский бег или вы просто поднимаетесь по лестнице. Отсутствие же гравитации в космосе вызывает у космонавтов проблемы тела. НАСА долгие годы искало способы борьбы с этими проблемами и, конечно, нашло.
Ученый Исследовательского центра Эймса Роберт Уэлен изучал биомеханику упражнений и предложил использовать перепад давления воздуха в космосе для имитации земной гравитации, что, по его мнению, должно предотвратить потерю костной массы и разрушение мышц.
Уэлен выдвинул гипотезу, что для поддержания опорно-двигательного аппарата в космосе требуется функциональная нагрузка, эквивалентная земной. То есть там человек должен получать такую же нагрузку на кости и мышцы, какую бы получал во время ежедневной активности на Земле. Ученые давно пришли к выводам, что в космосе большая часть потери костной массы и атрофии мышц происходит в нижней части тела.
«На Земле наиболее значительная нагрузка на опорно-двигательный аппарат, особенно на нижнюю часть тела, приходится на обычные действия в вертикальном положении, такие как стояние, ходьба или схождение с бордюра», − объясняет Роберт Уэлен. Благодаря этим разным уровням нагрузки на опорно-двигательный аппарат наши мышцы могут выдерживать вес нашего тела.
Космонавты в невесомости не могут ходить ногами по земле, потому для них были придуманы специальные беговые дорожки. Уэлен предложить использовать давление воздуха в качестве эффективного способа приложения высокой силы, равной весу тела. Этот подход стал заменой системе ремней, которую хотели использовать ранее.
Гравитационно-дифференциальная технология запатентована в 1992 году. В 2005 году Уэлен передал лицензию на патент частной компании, чтобы она применяла технологию для помощи в реабилитации пациентов. В первую очередь тех, кто после серьезных травм заново учился стоять, ходить и бегать. Чуть позже компания Alter-G адаптировала технологию для использования в спорте − так появилась беговая дорожка G-Trainer. Это устройство подает давление воздуха на нижнюю часть тела, чтобы разгрузить вес, что снижает на время реабилитации нагрузку на ноги.
В результате переосмысления технологии Уэлена пациенты, получившие черепно-мозговые травмы, испытывающие неврологические расстройства или восстанавливающиеся от спортивных травм, люди с лишнем весом, получающие излишнюю нагрузку на суставы, смогли использовать технологию НАСА для восстановления.
Какой бы ни была причина травмы, реабилитация после нее может быть болезненной. Пациенты вынуждены менять походку, длину шага или положение тела, чтобы компенсировать боль. G-Trainer снижает влияние гравитации, что позволяет пациенту чувствовать себя комфортнее, сосредоточиться на поведении тела. Иногда беговую дорожку используют вместо или перед тем, как перебраться для реабилитации в бассейн.
Об использовании G-Trainer от компании Alter-G рассказывал тренер по физподготовке «Реала» Грегори Дюпон.
13 января 2019 года Харри Кейн в матче «Тоттенхэма» против «Манчестер Юнайтед» получает серьезную травму − разрыв связки голеностопного сустава. Предварительные сроки на восстановление были около двух месяцев, но форварда смогли вернуть на поле в течение 40 дней − 23 февраля он уже вышел в старте матча против «Бернли». Как так получилось?
Это была не первая серьезная травма для Кейна (до этого он трижды травмировал лодыжку), поэтому он знал, что делать. На первом этапе Кейн работал только над верхней частью тела, не задействуя нижнюю, так как понимал: за время травмы может потерять мышечную массу. Когда врачи разрешили ему задействовать травмированную ногу, он перешел на дорожку G-Trainer, которая минимизирует нагрузку. Завершающий этап − работа в бассейне над укреплением мышц нижней части тела.
В 2021 году в матче против «Лидса» травму получил молодой хавбек «Ливерпуля» Харви Эллиотт. На 63-й минуте под него жестко подкатился Паскаль Стрейк. Диагноз − перелом лодыжки.
Эллиотту потребовалось провести операцию, а срок восстановления составил 140 дней или 30 игр. Сам 18-летний игрок активно вел социальные сети и рассказывал, как проходит реабилитация.
Один из этапов как раз позволил использовать антигравитационную беговую дорожку. Эллиотту было психологически сложно наступать на левую ногу, которую не так давно оперировали и которую он не использовал при ходьбе продолжительное время. G-Trainer позволил вернуть уверенность и восстановить нормальные движения.
Осенью 2022 года к использованию антигравитационной технологии NASA прибег «Ювентус». Поль Погба перешел в клуб в июле 2022 года. Провел товарищеский матч против «Чиваса», а затем на тренировке травмировал колено. Игрока уговаривали сделать операцию, которая оставила бы его без футбола на несколько месяцев. Француз отказался, так как боялся не набрать форму к чемпионату мира в Катаре, и использовал к альтернативные методы. Они не сработали. Погба все-таки лег на операцию и пропустил ЧМ.
Во время восстановительного периода Погба занимался на G-Trainer, затем перешел в бассейн, где нагрузка на травмированную ногу уже повыше. Позже выяснилось, что даже с использованием технологий француз сильно перегрузил организм и получил не рецидив, но усталостное повреждение. Он смог вернуться на поле, но пока недоступен для выбора.
Компрессионная криотерапия от Game Ready
В каждом космическом костюме НАСА есть специальное жидкостное охлаждение, которое служит для отвода тепла от нагревающейся кожи космонавта. Это один из четырнадцати слоев скафандра, который сохраняет жизнь человеку внутри. В открытом космосе или на поверхности другой планеты.
Запатентованная технология жидкостного охлаждения НАСА используется в системе Game Ready, которая повышает эффективность восстановления после травм, больших физнагрузок или проведенных операций. Устройство выглядит как большой нарукавник, но может использоваться и на нижних конечностях.
В аппарат загружается обычный лед. Когда устройство запускается, в бандаж подается холодная вода, а сам он сжимает конечность как при измерении давления тонометром, только импульсами. Это позволяет быстрее восстанавливать пораженные участки тела.
По сути, компрессионная криотерапия − это обратный процесс от обычной грелки. Имитация мышечных сокращений и охлаждение помогают снижать отечность и насыщают клетки кислородом, что ускоряет послеоперационный период или период после получения травмы.
Подобным аппаратам точно пользовались Лука Модрич, Пауло Дибала, Криштиану Роналду и Лионель Месси. Также компрессионную криотерапию для восстановления игроков активно использует клуб АПЛ «Вулверхэмптон».
Системы динамического сжатия NormaTec
Еще одна технология НАСА, которая помогает при восстановлении спортсменов − набор систем динамического сжатия NormaTec. Многие из вас видели своеобразные штаны, в которых фотографировались футболисты после сложных матчей.
Устройство создано для ускоренного восстановления после тяжелых нагрузок и травм, причем использовать его можно как на ногах или руках, так и на плечах или бедре. Оборудование стимулирует венозный возврат, уменьшает отек, облегчает боль, уменьшает мышечную усталость, устраняет накопленную молочную кислоту (она и вызывает боль в мышцах), судороги и ускоряет заживление мягких тканей и костей.
Именно таким аппаратом на чемпионате мира в Катаре пользовался Неймар, что быстрее вернуться на поле.Из-за растяжения связок он пропустил матчи группы против Швейцарии и Камеруна, но был риск остаться без игры надолго.
Неймар успел восстановиться к плей-офф и помог сборной обыграть Южную Корею (4:1).
Съедобная технология NASA
В НАСА озаботились созданием датчиков для космонавтов, которые можно есть. Это устройство сделано на основе кристалла кварца, внутри которого находится микробатарея с датчиком. Он предоставляет информацию о жизненно важных показателях: частота сердечных сокращений,температура тела и другие.
Созданием подобного инструмента занялись из-за гипертермии космонавтов или теплового истощения. Гипертермия − это острое состояние, вызванное чрезмерным воздействием тепла и обезвоживанием. Такое происходит, если тело не может адекватно рассеивать тепло из-за экстремальных условий окружающей среды или есть повышенное производство тепла изнутри. Все это может привести к повреждению мозга или органов и даже к смерти из-за теплового удара.
В американском футболе, как и в других летних видах спорта, проблема гипертермии − опасная реальность. Предсезонная подготовка проходит в разгар лета и в полном обмундировании, когда температура может достигать более 40 градусов. По статистике, в НФЛ играет несколько сотен игроков, чей вес превышает 130 кг. Из-за большой массы они чаще сталкиваются с высоким риском теплового удара. Даже отличная физическая форма не может уберечь тебя от риска. Все это должно быть под постоянным контролем.
В космосе другая проблема. Солнечная сторона скафандра способна нагреваться до 250 градусов, тогда как теневая охлаждается до -250 градусов. При этом сам астронавт, который находится в открытом космосе, по-прежнему выделяет тепло и влагу внутри скафандра.
В конце 1980-х годов НАСА совместно с Университетом Джона Хопкинса объединилось, чтобы разработать проглатываемую «таблетку-термометр».. Для ее создания использовали уже готовые технологии беспроводной передачи сигнала, микроминиатюрные схемы, датчики и батареи. В 1988 году таблетка стала доступна для исследовательских, военных и университетских рынков, а в начале нулевых ее стали активно использовать в профессиональном американском футболе. Случилось это после того, как в течение недели в 2001 году из-за теплового удара погибли профессиональный футболист Кори Стингер и футболист колледжа Эраст Отин.
Спустя час-два после приема таблетка-термометр CorTemp покажет жизненно важную информацию, которая необходима для профилактики и лечения заболеваний, связанных с жарой. Она безопасно выводится из организма в течение 18-30 часов.
В августе 2005 года во время одного из матчей датчик температуры тела лайнсмена показал 39,4 градуса. Его быстро сняли с матча: если бы она поднялась еще на 0,1 градус, мужчина бы получил сильный тепловой удар.
В 2006 году австралиец Эндрю Эдвардс провел исследование «Наблюдения за терморегуляцией во время футбольных матчей: приложения профессионального и развлекательного уровня с использованием системы кишечных таблеток для измерения внутренней температуры». Таблетки-термометры использовались во время товарищеского матча местного уровня. Эдвардс пришел к выводу, что «подобный метод определения температуры во время футбольного матча полезен, однако технологические моменты по-прежнему ограничивают широкое применение метода». С тех пор технология использовалась некоторыми профессиональными футболистами, велосипедистами и даже пилотами «Формулы-1» во время гран-при Малайзии 2014 года.
Фото: Gettyimages.ru/Laurence Griffiths, Dean Mouhtaropoulos/Bongarts; game-ready.ru; NASA; The Sun; Normatec Recovery; Peter Carroll/Global Look Press
Кстати, интересно было бы почитать про банки и почему нба на них так помешана.