太空中的人體挑戰

邢堃 康程

人體在太空中闖幾關

人類身體是為了適應地球環境而生的，身體許多部分已經進化到能對日出日落或向下拉力等習以為常的環境做出調整，當航天員長時間停留在太空軌道時，生物系統就會發生變化，影響任務的執行甚至危害生命健康。

第一關：重力環境變不停重力環境轉換包括微重力（ 空間軌道）、低重力（ 月球和火星表面）、正常重力（ 地球表面） 和超重力（ 航天器發射與返回過程） 等重力環境，人體在這些重力環境中轉換都會導致神經生理反應和適應變化。重力變化是最重要也是最具特色的航天環境因素，是航天員航天飛行中骨質疏松、飛行后立位耐力不良發生的直接原因，也是航天員心血管失調的主要致病因素。

第二關：失靈的平衡系統

飛行是人體從二維平面轉到三維空間運動的過程，此過程中由于人體的不適應常會導致運動錯覺。運動錯覺就是人體感知到的運動狀態和真實的運動狀態不符。通常情況下，當頭部做出傾斜到一側肩膀的動作時，重力將耳錐晶體牽引至內耳的毛發上向大腦發送頭部已傾斜的信號。但在微重力環境下，沒有足夠的引力告訴大腦：頭部已改變了位置。在航天員進入太空的頭幾天，他們會迷失方向，長期暴露在微重力下意味著他們返回地球后，需要一段時間恢復才能重新適應地球重力環境。

第三關：頻繁的晝夜更迭

在環繞地球軌道的航天飛行時，航天員大約每1 . 5 小時就要經歷一個白天與黑夜的更替。那么航天員飛行前的一晝夜2 4 小時在太空中就相當于1 6個晝夜。你出國回來還需要倒時差呢，航天員在如此大的生物節律變動下，經脈氣血的運行、臟腑功能的盛衰及陰陽消長變化都會產生重大影響。

第四關：太空輻射風險高

在執行航天空間站任務或深空任務時，不可避免地會接觸到宇宙的各種電離輻射，這些射線包括太陽粒子事件、宇宙本底射線以及地球輻射帶，主要包含電子、質子和重離子。過多地暴露于太空輻射對于航天員來說是一種職業風險，有一定患癌癥和患心臟病的風險。

第五關：外太空的“家”并不“溫馨”

航天器狹小擁擠的環境，使航天員的活動受到限制，這種狀態可能影響氣血運行，出現氣滯血瘀的表現。另外，航天器的電機風扇、空氣動力、泵維持循環系統和實驗設備等會產生大量噪聲，且這些噪聲是持續的、不可避免的，航天員不能擁有一個真正意義上安靜的環境使雙耳得到休息，連睡覺都要忍受嘈雜的航天器環境。

太空里的健身達人

從1961年第一位航天員進入太空開始，科學家就對航天員的各項生命體征進行監控。研究表明，航天員普遍存在骨質及肌肉質量降低、免疫功能下降等問題。

航天員執行航天任務時發生的骨質丟失主要由微重力引起。人體正常的骨組織不斷進行改建活動，包括骨吸收和骨形成兩個方面，且這兩方面彼此平衡。在平衡過程中發揮作用最大的兩種細胞分別為成骨細胞和破骨細胞。然而，微重力會影響成骨細胞的功能，并且誘導激動蛋白微絲破壞和骨質丟失。成骨細胞增殖受損在微重力誘導中起著重要作用，并且微重力會引起成骨細胞細胞周期不平衡，進而導致成骨細胞異常增殖。在航天飛行中，太空中的電離輻射會損傷骨骼。

人類在地球上的生存方式多數為站立或者坐著， 骨骼肌肉系統支撐著這些姿勢并驅動人體運動。重力作用于人體產生沿人體縱軸的壓力， 使骨骼肌肉存在機械力的作用。然而在航天飛行和模擬微重力條件下， 人體縱向的壓力變得很小甚至消失。因此，會出現骨骼的骨質流失， 肌肉萎縮的狀況。為此， 航天員每天都需要利用較長時間進行運動， 以緩解這一系列問題的發生， 如踩自行車功量計、在微型跑道上跑步、拉彈簧拉力器、做徒手體操、穿負壓褲等。

太空中沸騰的體液

假如不穿航天服直接暴露在太空中，除了缺氧你的身體還會發生什么？你的體液會沸騰！想不到吧？

體液沸騰是體液中一種氣泡形式， 是人體由于缺乏大氣壓力而引起的一種可能致命的現象。在初中物理課上我們學過， 水的沸點取決于氣壓， 且兩者成正相關， 氣壓越高沸點越高， 氣壓越低沸點越低， 我們平常所說的100 ℃ 的水沸騰， 那是有一個現行條件， 氣壓是一個標準大氣壓（101.325千帕）。這就是為什么到了海拔比較高的地方水很容易燒開的原因，例如在海拔3650米的西藏拉薩， 水的沸點只有88 ℃， 到了這個溫度水就會沸騰汽化不會繼續加熱， 而在高壓鍋內由于氣壓的增加水的沸點能夠達到125℃。而且當氣壓只有6.27千帕（海拔19.2千米處的氣壓）之時， 水的沸點將會降為37 ℃。人的正常體溫大約為37 ℃，如果有人處在氣壓為6.27千帕的低壓環境中， 那么， 人體內的水就會達到沸點，水會劇烈汽化。

在太空中沒有外部壓力的情況下，體液（唾液、眼淚、汗水等）的沸點大大降低，因此它們立即開始蒸發。幸運的是， 血液不會沸騰，因為血液循環系統能維持血壓穩定，防止血液沸騰。然而，溶解在血液中的氮分子可以汽化，導致血液循環組織膨脹，身體會膨脹至原來的2 倍， 導致一些器官組織嚴重受損。幸而我們的皮膚擁有足夠的彈性，可使人體內部容納蒸汽從而防止在太空環境下身體膨脹至一定程度。如果恢復至正常大氣壓，膨脹的身體就會恢復至正常。

人類對太空的探索從未止步。伴隨著多學科的發展， 人們對于航天飛行中人體的研究也越來越全面。