创新大唢呐|黄景瑜将成太空游客!这趟旅行有什么“门槛”?

创新大唢呐|黄景瑜将成太空游客!这趟旅行有什么“门槛”

进入太空人体的变化

每次和空间站连线,我们不难看到镜头里的航天员脸颊圆润、眼窝略肿,和地面上的模样“胖若两人”。这并非航天员体重真的增加了,而是太空失重环境下一种特殊的生理现象——体液转移在“搞鬼”。

在地球上,重力就像一场向下的拔河比赛,时刻把我们身体里的体液往下“拽”。血液和组织液因此更多地聚集在下肢和脚部,这也是久站后我们会感觉腿脚发胀的原因。一旦进入太空,重力消失,包括血液在内的各种体液在体内分布的模式产生了相应的变化,与地面环境相比,最明显的就是头部分布的体液更多了,所以面部看起来就好像胖了一圈。

除此之外还有鼻腔和口腔黏膜充血,眼窝浮肿,头部和颈部静脉扩张等表现。体液向头部分布更多的同时,势必在下肢就会减少分布,所以在航天员脸变胖的同时,还有一个不容易观察到的现象,就是他们的腿会变细一点。

这场“体液大搬家”的规模相当可观,大约有一瓶大容量可乐的体液,从下半身转移到上半身。这些额外的液体一部分挤入脸部的组织间隙,让脸颊变得饱满、眼窝出现浮肿;另一部分让头部和颈部的静脉扩张,从视觉上更显“圆润”。

在我们的身体里,有两种细胞在维持我们的骨骼健康和功能中起着关键作用。他们分别是破骨细胞和成骨细胞,破骨细胞负责吸收旧的骨组织,而成骨细胞则负责形成新的骨组织。在地球上,重力会对骨骼和肌肉施加压力,促使骨骼不断重塑来适应身体的需要。但是在太空这种微重力环境中,骨骼不再承受与地球上相同的压力,于是会导致骨密度下降,肌肉萎缩。在国际空间站生活6个月的航天员,脊柱骨密度平均每月下降0.9%,髋关节每月下降1.4%–1.5%,跟骨每月下降0.4%。

与地面环境相比(左),太空环境中(右)骨质流失增加。图源:新华社

返回地球后仍持续的身体变化

在中央广播电视总台以往的直播节目中,很多观众注意到,航天员从太空返回地面以后,在飞船的舱内休息几十分钟,然后才被人抬着出来,他们的面部比之前略显苍白,并保持在飞船上的坐姿接受媒体采访。专家解释说,采取这样的操作是为了最大限度地保障航天员的安全。因为当航天员返回地面的时候,身体从上到下各个器官系统都要再适应重力的环境,比如前庭系统、骨骼肌肉系统、心血管系统、平衡功能、肌肉的协调性,包括整个体液分布的改变,一时无法适应直立行走,需要有一个调整恢复的时间,让人体的生理机能重新逐步适应地面的生活。

航天员出舱无法直立行走。图源:新华社

回到地球之后,太空环境给航天员带来的伤害并不会完全消失。科学家们通过扫描航天员的大脑发现,从太空中返回后,航天员的脑体积有所增加,这种体积的增加可能是由于微重力环境下脑内液体的重新分布。并且在他们返回地球一年后,这种现象仍然存在。

同时,太空环境对航天员骨骼的影响也在继续。在太空中生活约6个月的航天员,可以在回到地球1年后恢复之前的骨骼强度。但是,对于那些在太空生活时间更长的航天员来说,可能会造成永久的骨质流失。而这对于未来需要长期生活在太空的任务,如载人火星计划,是一个急需解决的问题。

俄罗斯眼科专家奥尔加·马尼科说,在长期太空飞行的情况下(3个月以上),30%的航天员出现眼底改变,这属于航天神经眼肌综合征,其中包括视神经水肿、视网膜结构改变、眼球形状改变和远视等视觉变化。最常见的航天神经眼肌综合征是视神经水肿,表现程度不一,从轻微到非常明显都有。

研究表明,在太空中待的时间较长的航天员回到地球以后,可能会患上视觉障碍颅内高压综合征。经核磁共振检查发现,回到地球的航天员们眼球变得更扁平,视神经也出现了肿胀,这是因为微重力环境导致的脑液积压的结果。

医学观察发现,大多数刚从太空回来的宇航员都会有轻微的视力下降,但科学家们仍然不知道确切的原因。也有研究发现,航天员视力下降可能是维生素B13或叶酸缺乏所致。此外,辐射环境也增加了航天员患白内障的风险,目前还没有得出确切可靠的结论。

这些挑战也意味着,航天员不是“谁都能当”。他们需要通过八大类、200余项的严苛训练:体能上,要能承受离心机带来的数倍重力加速度,模拟体液突然转移的冲击;知识上,要掌握航天医学、工程学等多领域知识,懂得如何应对身体的异常反应;心理上,要能在封闭的太空环境中保持稳定,从容处理各种突发状况。唯有体能、知识、心理“三强”,才能扛住太空环境的考验。


来源:广西日报综合新华网、央视新闻、光明网、中国科学技术报、科普时报、北京科技报等

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