王亞平講課時(shí)“不夠美”“航天病”挑戰(zhàn)太空探索者

隨著3名航天員平安著陸，“神舟十號(hào)”的航天飛行任務(wù)圓滿完成。但在落地之后，他們并不能立即出艙，因?yàn)榻?jīng)過(guò)兩星期的低微重力生活之后，他們需要重新適應(yīng)地球的重力環(huán)境。

這小小的“不便”，只是太空環(huán)境對(duì)人體造成的影響之一。在短暫的載人航天史上，對(duì)太空環(huán)境影響人體乃至引發(fā)“航天病”的研究，始終是最引人注目的領(lǐng)域之一。

從“月亮臉”到“運(yùn)動(dòng)病”

6月20日，當(dāng)王亞平在“天宮一號(hào)”上開講“太空課”的時(shí)候，不少觀眾都注意到了一個(gè)細(xì)節(jié)：這位女航天員看起來(lái)不如在地面上漂亮，因?yàn)樗哪橈@得有些發(fā)腫。

??事實(shí)上，這種被稱作“月亮臉”的現(xiàn)象，在航天飛行中早已司空見慣。當(dāng)人們生活在地球上的時(shí)候，人的體液會(huì)由于地心引力的作用，集中在身體下部；但在近于失重的太空環(huán)境中，體液就會(huì)上涌，有相當(dāng)一部分集中在頭部，從而使人臉“發(fā)胖”，并且顯得更亮。

??“低微重力的太空環(huán)境，會(huì)對(duì)航天員（西歐、北美稱為宇航員）的身體造成很大影響。從美、蘇（俄）這兩個(gè)載人航天大國(guó)的歷史記錄來(lái)看，很多航天員都會(huì)受到‘空間運(yùn)動(dòng)病’的困擾。”航天專家龐之浩說(shuō)，“這種疾病的成因，就是低微重力環(huán)境改變了人體內(nèi)的體液分布，使主管平衡的前庭器官受到干擾，令人感到眩暈、頭痛，甚至想要嘔吐，且發(fā)病率較高，其原理現(xiàn)象類似于生活中常見的暈車、暈船，其機(jī)理目前還沒(méi)完全搞清楚。不過(guò)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的適應(yīng)，乃至以抗眩暈藥物治療，航天員的狀態(tài)通常都會(huì)好起來(lái)，可以開始工作。”

??盡管如此，空間運(yùn)動(dòng)病仍然是航天飛行的大敵，必須嚴(yán)加防范。龐之浩介紹說(shuō)，現(xiàn)在很多航天飛行都有太空行走任務(wù)，如果航天員在完全密封的艙外航天服內(nèi)發(fā)病嘔吐就極為危險(xiǎn)，因?yàn)閲I吐物有可能被再度吸入，引起窒息事故。所以一般來(lái)說(shuō)，“上天”的頭幾天，航天員最好不要太空行走。

微重力環(huán)境不好過(guò)

??除了微重力環(huán)境改變體液分布引起的“運(yùn)動(dòng)病”，同樣由重力改變引起的肌肉萎縮和骨質(zhì)疏松，也威脅著航天員的健康。科幻作家艾薩克·阿西莫夫在小說(shuō)《血濺音樂(lè)鐘》里，設(shè)計(jì)了這樣一個(gè)情節(jié)：偵探知道嫌犯剛剛從月球來(lái)到地球，而月球的重力只有地球的六分之一。于是，偵探通過(guò)測(cè)試嫌犯的投擲能力，根據(jù)他的肌肉軟弱無(wú)力這一點(diǎn)鎖定真兇。這個(gè)情節(jié)的依據(jù)，就是長(zhǎng)期生活在低重力或微重力環(huán)境的人，其肌肉會(huì)逐漸萎縮。

??北京航空航天大學(xué)宇航學(xué)院副院長(zhǎng)黃海說(shuō)：“從歷史記錄來(lái)看，持續(xù)不到一個(gè)月的航天飛行，就會(huì)導(dǎo)致航天員肌肉萎縮。如果身處太空的時(shí)間更長(zhǎng)一些，航天員會(huì)呈現(xiàn)出非常嚴(yán)重的骨質(zhì)疏松問(wèn)題，心血管系統(tǒng)的功能也會(huì)因?yàn)榈椭亓ξ⒅亓Χ艿接绊憽！?/p>

??美國(guó)航空航天局（NASA）的研究表明，在失重環(huán)境下，人類的成骨細(xì)胞幾乎不活躍，因此宇航員每月發(fā)生的骨質(zhì)流失可達(dá)總量的1%-1.5%，這已經(jīng)相當(dāng)于地球上的骨質(zhì)疏松患者近10年的流失量。俄羅斯的航天記錄也表明，在“和平號(hào)”空間站上工作的一名航天員，在4個(gè)半月內(nèi)骨質(zhì)喪失約12%；而返回地面一年后，也才恢復(fù)6%。

??“為了防治航天飛行導(dǎo)致的肌肉萎縮和骨質(zhì)疏松問(wèn)題，空間站內(nèi)都會(huì)配備體育器材，并設(shè)置科學(xué)的鍛煉計(jì)劃。”黃海說(shuō)，“1994~1995年間，俄羅斯航天員波利亞科夫在‘和平’號(hào)空間站連續(xù)生活了437天。這段時(shí)間里，他一直利用空間站內(nèi)的綜合運(yùn)動(dòng)器材鍛煉身體，以尋找讓人類在太空中長(zhǎng)期居留的方案。”

??波利亞科夫的這次太空探險(xiǎn)，原計(jì)劃進(jìn)行約500天，即環(huán)繞地球飛行8000周，總行程約3億公里。實(shí)際進(jìn)行的439天探險(xiǎn)（包括在飛船上的2天）也已經(jīng)證明，在現(xiàn)代科技的助力下，人類可以在太空中連續(xù)生活超過(guò)一年的時(shí)間。

遠(yuǎn)航還要防輻射與“心病”

??到目前為止，所有的載人航天活動(dòng)，都未超越地月系的范疇。環(huán)繞地球和在地月系內(nèi)的航天飛行，需要克服的主要是微重力環(huán)境的影響；而未來(lái)的載人火星探測(cè)，乃至距離更遠(yuǎn)、時(shí)間更長(zhǎng)的航天飛行，比如前往巨行星的衛(wèi)星，以及飛出太陽(yáng)系，需要考慮的“航天病”致病因素就會(huì)更多。其中最主要的一點(diǎn)，就是宇宙射線對(duì)航天員的傷害。

??此外，在前往火星或更遙遠(yuǎn)天體的航行中，航天員長(zhǎng)時(shí)間處于孤寂、封閉的環(huán)境，也可能導(dǎo)致心理問(wèn)題。蘇聯(lián)曾對(duì)長(zhǎng)期居住在空間站上的航天員提供心理咨詢服務(wù)，通過(guò)天地通話和上傳家信等方式緩解他們的孤寂心情。而目前計(jì)劃中的載人火星探測(cè)，需要配備隨船心理醫(yī)生，及時(shí)對(duì)航天員做“心理按摩”，也是出于防止航天員出現(xiàn)心理問(wèn)題的考慮。

??但對(duì)于宇宙射線給航天員帶來(lái)的傷害，以人類目前的科技水平，還沒(méi)有完美的解決方案。

??龐之浩說(shuō)：“環(huán)繞地球飛行的時(shí)候，航天員仍然受到地球磁場(chǎng)的保護(hù)，受到宇宙射線的傷害相對(duì)比較小。即使是前往月球，也仍然在地球磁場(chǎng)的影響范圍之內(nèi)。但如果離開地月系前往火星或者更遠(yuǎn)的地方，在漫長(zhǎng)的飛行途中，航天員就會(huì)受到宇宙射線的威脅，可能患上放射病。”

??針對(duì)宇宙射線，目前載人航天界主要有兩種解決方案，分別是為航天器安裝防護(hù)層，或者設(shè)法為航天器營(yíng)造人工磁場(chǎng)。“前一種解決方案是效仿類似醫(yī)院放射科的思路，但防護(hù)層非常笨重，會(huì)極大地增加航天發(fā)射的成本；后一種解決方案也同樣存在技術(shù)瓶頸。”龐之浩告訴記者，“還有一種‘救急’‘理想’的方案，是為航天器提速，比如使用核裂變動(dòng)力的宇宙飛船，就可以顯著縮短行星際航行的時(shí)間，降低航天員接受宇宙射線的總量。目前看來(lái)，這或許是最容易實(shí)現(xiàn)的。”

微重力“航天病”也難攻克

??即使是在近地空間進(jìn)行的航天活動(dòng)，對(duì)于微重力環(huán)境導(dǎo)致的“航天病”，特別是骨質(zhì)疏松和肌肉萎縮，世界各國(guó)也拿不出足夠好的解決方案。

??早在陸續(xù)發(fā)射“禮炮”系列空間站的過(guò)程中，前蘇聯(lián)就探討過(guò)讓航天員利用“太空運(yùn)動(dòng)場(chǎng)”在空間站內(nèi)鍛煉，減緩骨質(zhì)疏松和肌肉萎縮的可能性。到“和平”號(hào)升空時(shí)，在太空中使用的鍛煉設(shè)施已經(jīng)發(fā)展得比較完善。多次前往空間站執(zhí)行任務(wù)的蘇聯(lián)航天員羅曼年科曾經(jīng)回憶說(shuō)，得益于空間站里的體育鍛煉設(shè)備，他在“和平”號(hào)上工作326天再回到地球，出艙不久就能在來(lái)接他的直升機(jī)里站起來(lái)走上幾步。雖然那一刻他也是虛弱得滿頭大汗，但畢竟能憑自己的力量行動(dòng)。但如果是從沒(méi)有鍛煉設(shè)備的老式空間站返回，如果沒(méi)有別人攙扶他甚至無(wú)法站起來(lái)。

??有了這些歷史經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)在的空間站仍然配備有很多種鍛煉器材，比如健身腳踏車和劃船機(jī)，供航天員使用。穿著內(nèi)部裝有很多松緊帶的“企鵝服”，也可以使航天員的肢體得到類似地球環(huán)境的“阻力”，減少肌肉萎縮。

??此外，一些修建時(shí)間較晚的空間站，比如中國(guó)的“天宮一號(hào)”上，還配備了骨質(zhì)丟失對(duì)抗儀和神經(jīng)肌肉刺激儀等醫(yī)療設(shè)備，減緩骨質(zhì)疏松和肌肉萎縮的速度。還有一種叫做負(fù)壓筒的設(shè)備，也可以將航天員的大部分體液暫時(shí)重新置于身體下部，緩解“月亮臉”和空間運(yùn)動(dòng)病的癥狀。

??但是，這些目前最先進(jìn)的方法，都不能根治微重力環(huán)境帶來(lái)的“航天病”。有學(xué)者認(rèn)為，在航天器內(nèi)設(shè)置人造重力場(chǎng)，才是最終的解決方案。而在這項(xiàng)技術(shù)出現(xiàn)之前，翱翔于太空的航天員雖然在電視屏幕上看起來(lái)頗為輕松，但他們事實(shí)上正在為人類的福祉承受著傷病的困擾。

科幻作品中的“航天病”

??前幾年熱映的科幻動(dòng)畫電影《機(jī)器人瓦力》，有相當(dāng)一部分情節(jié)涉及了太空中的肌肉萎縮問(wèn)題。在這部影片里，人類已經(jīng)拋棄了地球，在一艘巨型宇宙航艦上繁衍了若干代。由于身處低重力環(huán)境卻完全沒(méi)有鍛煉，又把幾乎所有工作都推給機(jī)器人來(lái)管，從船長(zhǎng)到居民在內(nèi)的所有乘員都患上了嚴(yán)重的肌肉萎縮和骨質(zhì)疏松癥。他們不僅呈現(xiàn)出肥碩的“五短身材”，而且即使在只有人造低重力的航艦內(nèi)也笨拙不堪，軟弱無(wú)力，甚至不會(huì)走路，需要依靠懸浮平臺(tái)才能移動(dòng)。

??中國(guó)著名科幻作家劉慈欣的“三體”三部曲則預(yù)言，未來(lái)人類從某種程度上講克服了由微重力因素導(dǎo)致的太空病。在三部曲的第二部《黑暗森林》里，人類已經(jīng)建成了抵抗外星侵略的艦隊(duì)。這些太空巨艦內(nèi)部有一定的人造重力場(chǎng)，只屬于低重力環(huán)境，加之其他科技手段，在太空戰(zhàn)艦上服役的軍人不僅不受太空病困擾，而且身材修長(zhǎng)，魅力四射。

??人類通過(guò)改造自身以適應(yīng)太空環(huán)境，免于太空病的困擾，也是科幻作品中的常見題材。在約翰·斯卡爾齊的《幽靈旅》中，未來(lái)的人類特種部隊(duì)通過(guò)基因改造等手段，擁有了完全不同于普通人類的身體結(jié)構(gòu)，不僅不再擔(dān)心太空微重力環(huán)境和宇宙射線，甚至能直接在近于真空的環(huán)境中生存一段時(shí)間。

??還有些科幻作品討論了人與地外生命接觸時(shí)可能出現(xiàn)的感染、寄生等問(wèn)題，這或許也可以歸入“太空病”的范疇。羅伯特·海因萊因的《傀儡主人》，描寫了外星軟體動(dòng)物對(duì)人類的寄生；《星際迷航》系列電影和電視劇里，也出現(xiàn)過(guò)使用外星寄生蟲做刑訊逼供的情節(jié)。但到目前為止，人類還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)地外生命的確切證據(jù)，所以，對(duì)于這一類“太空病”，我們?cè)谧龊脵z疫的基礎(chǔ)上，暫時(shí)還不需要太擔(dān)心。