長期太空出差，如何應(yīng)對“空間運(yùn)動(dòng)病”？如何對抗太空環(huán)境給人體帶來的一系列失重生理效應(yīng)？

在地球軌道飛行中，由于離心力抵消了地球引力的作用，使航天器內(nèi)原本的重力環(huán)境轉(zhuǎn)為一種微重力環(huán)境。該環(huán)境中的人體及其他生物體的生命過程，以及許多物理過程都會(huì)發(fā)生一系列變化，這些變化被稱之為微重力效應(yīng)，即失重效應(yīng)。在航天飛行期間，航天員因處于失重環(huán)境，也會(huì)由此引發(fā)失重生理效應(yīng)。何謂失重生理效應(yīng)？相應(yīng)的防護(hù)措施有哪些？

一、什么是失重生理效應(yīng)？

就像人體各生理系統(tǒng)功能按照組織結(jié)構(gòu)和調(diào)控機(jī)制，被分為不同的層次一樣，失重環(huán)境對人體產(chǎn)生的生理效應(yīng)也可以分為三個(gè)層次：

1. 第一層次效應(yīng)

主要發(fā)生在神經(jīng)系統(tǒng)，機(jī)體內(nèi)存在直接和間接感知重力變化的器官，當(dāng)重力變化信息作用于人體時(shí)，首先影響到的是機(jī)體姿態(tài)維持和空間定向功能，表現(xiàn)為眩暈、惡心等運(yùn)動(dòng)病反應(yīng)，即“空間運(yùn)動(dòng)病”。這種效應(yīng)在進(jìn)入失重環(huán)境后的三天內(nèi)較為明顯。該層次效應(yīng)的特點(diǎn)是時(shí)間短、適應(yīng)速度快。

2. 第二層次效應(yīng)

主要是機(jī)體內(nèi)環(huán)境的重新調(diào)整，因失重后體液的頭向轉(zhuǎn)移，涉及循環(huán)、體液調(diào)節(jié)、血液和內(nèi)分泌等系統(tǒng)，主要表現(xiàn)為壓力感受器反射功能改變、血容量和循環(huán)系統(tǒng)引發(fā)相應(yīng)調(diào)整等。該層次效應(yīng)的特點(diǎn)是需重新建立新的平衡，一般需要數(shù)周的時(shí)間。

3. 第三層次效應(yīng)

主要是失重的低動(dòng)力效應(yīng)，涉及肌肉和骨骼系統(tǒng)等方面，即重力消失而引起的肌肉和骨骼負(fù)荷及做功減少的狀態(tài)，主要表現(xiàn)為骨骼肌萎縮，長期失重環(huán)境可改變肌纖維的比例和骨代謝的過程。該層次效應(yīng)的特點(diǎn)是持續(xù)時(shí)間長，應(yīng)及時(shí)采取適當(dāng)干預(yù)，避免對健康造成影響。

二、航天飛行的失重防護(hù)措施有哪些？

失重引起的生理效應(yīng)在本質(zhì)上是人體對微重力環(huán)境的適應(yīng)性變化。為了減小失重環(huán)境對機(jī)體的影響、維持航天員的身體健康，幫助其更好地適應(yīng)太空環(huán)境，以及返回地面后更快地適應(yīng)于1G的重力環(huán)境，必須制定和采取科學(xué)有效的防護(hù)措施，對于保障長期飛行中航天員的健康、開展航天醫(yī)學(xué)研究都是十分重要的。在空間站階段，針對我國航天員采取的失重防護(hù)措施主要為：

1. 運(yùn)動(dòng)鍛煉防護(hù)措施

在飛行前，航天員通過體質(zhì)訓(xùn)練以及前庭功能、超重耐力適應(yīng)性等航天環(huán)境適應(yīng)性訓(xùn)練，在提高和保持身體基本素質(zhì)的同時(shí)，提高對外層空間環(huán)境的適應(yīng)能力，幫助減少空間運(yùn)動(dòng)病的癥狀反應(yīng)。

在飛行中，運(yùn)動(dòng)鍛煉是對抗失重生理效應(yīng)的主要防護(hù)措施。為此，科研人員根據(jù)在軌乘組每日需要的鍛煉時(shí)間和鍛煉強(qiáng)度研發(fā)制造了系統(tǒng)的鍛煉設(shè)備，供航天員鍛煉肌肉、心肺功能，促進(jìn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能協(xié)調(diào)，維持失重環(huán)境下肌肉功能和骨骼力量，防止心血管功能失調(diào)、骨質(zhì)疏松和肌肉萎縮等，為他們在空間站工作和生活，以及返回地面后直立姿勢下的協(xié)調(diào)能力、運(yùn)動(dòng)能力的改善提供了強(qiáng)有力的保障。

（1）太空跑臺

位于天和核心艙的太空跑臺類似于地面上的跑步機(jī)，是最重要的失重效應(yīng)防護(hù)設(shè)備，當(dāng)航天員站立在跑臺上時(shí)，由彈性束縛帶將航天員固定在跑臺上，給航天員的下肢施加一定作用力，主要用于有氧耐力鍛煉，同時(shí)也可達(dá)到對骨骼的高沖擊性鍛煉。保持一定量的跑步鍛煉可以減少體液頭向轉(zhuǎn)移，提高航天員的運(yùn)動(dòng)耐力。

△?神舟十八號乘組使用太空跑臺鍛煉

（2）太空自行車功量計(jì)

位于問天實(shí)驗(yàn)艙的太空自行車類似于地面上的自行車，是一種可計(jì)量運(yùn)動(dòng)做功量的設(shè)備，由帶有摩擦阻力的飛輪與腳踏聯(lián)動(dòng)組成，該設(shè)備主要用于鍛煉腿部肌肉，維持上下肢肌耐力，提高機(jī)體有氧工作能力，與太空跑臺均為綜合鍛煉心血管功能的重要裝置，也可作為研究和評價(jià)航天員心血管功能改變的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

△?神舟十八號乘組使用太空自行車鍛煉

（3）微重力抗阻鍛煉裝置

位于夢天實(shí)驗(yàn)艙的抗阻鍛煉裝置是一種不依賴于重力的鍛煉裝置，由可自由選擇配重的飛輪組成，以飛輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的慣性作為航天員的鍛煉負(fù)荷，航天員可以通過飛輪進(jìn)行離心與向心運(yùn)動(dòng)鍛煉，進(jìn)行更大負(fù)荷、全身或單一關(guān)節(jié)的高級抗阻訓(xùn)練，解決了長期航天飛行中失重性肌肉萎縮和骨丟失的問題。

△?神舟十八號乘組使用微重力抗阻裝置鍛煉

（4）拉力器

拉力器與抗阻鍛煉裝置都是針對力量的訓(xùn)練措施。拉力器是一種簡單易行的鍛煉設(shè)備，以橡皮繩或彈簧制成，航天員通過克服這些彈性物品的阻力，可以對頭頸、四肢、腰部等部位的部分肌肉起到鍛煉作用，有效預(yù)防肌肉群萎縮和力量減弱。

△?神舟十八號乘組使用微重力抗阻裝置鍛煉

除上述最主要的防護(hù)設(shè)備外，空間站內(nèi)還配備了其他針對身體局部的鍛煉設(shè)備，例如手部握力器、腕力球，以及呼吸肌鍛煉器等，對于維持對應(yīng)肌群的力量和耐力都非常有效。

△?神舟十八號航天員使用握力器鍛煉

2. 非運(yùn)動(dòng)鍛煉防護(hù)措施

除上述防護(hù)措施，航天員還可以通過以下方法對抗失重生理效應(yīng)。

（1）企鵝服

企鵝服是一種特殊的對抗失重效應(yīng)的防護(hù)設(shè)備，航天員在太空穿著它如同穿了緊身衣一樣。服裝的夾層中設(shè)計(jì)有多個(gè)彈性帶，航天員穿在身上活動(dòng)時(shí)必須克服衣服的彈性阻力，通過這些彈性阻力的作用，可以模擬地面上的運(yùn)動(dòng)拉力，通過力刺激使肌肉保持張力。

△?神舟十三號航天員在軌展示企鵝服

（2）藥物

藥物是對抗失重環(huán)境影響的有效措施之一?？蒲腥藛T會(huì)給航天員準(zhǔn)備一些安全常用的藥品，如預(yù)防空間運(yùn)動(dòng)病的藥物（如地芬尼多、茶苯海明等），以及預(yù)防骨質(zhì)疏松的藥物等。此外，還會(huì)結(jié)合中醫(yī)藥來改善失重環(huán)境對航天員身體的影響。

（3）其他

在飛行中，航天員需保持良好的飲食和營養(yǎng)，及時(shí)補(bǔ)充體液，從整體上提高對失重影響的能力；對身體局部采取束縛加壓，可調(diào)節(jié)血液分布并減輕失重狀態(tài)下血液重新分配所產(chǎn)生的影響；使用“太空針灸”等電刺激裝置，可預(yù)防心律失常、骨質(zhì)疏松等問題。

△ “太空針灸”開箱

航天飛行中多樣化的失重防護(hù)措施共同構(gòu)成了一個(gè)綜合的防護(hù)體系。這些措施不僅保障了航天員的健康，也體現(xiàn)了人類對太空環(huán)境適應(yīng)能力的不斷探索和進(jìn)步。隨著載人航天技術(shù)的發(fā)展和對太空環(huán)境理解的深入，未來的失重防護(hù)措施將為人類在太空的長期居住和工作提供更堅(jiān)實(shí)的健康保障。

來源：中國載人航天官方微信公眾號

轉(zhuǎn)載時(shí)間：2024.8.21

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