宇航員的身體在太空中會受到多方面的不利影響。主要表現為心血管功能障礙、肌肉萎縮、骨質疏鬆和輻射影響。

這個很好理解,畢竟人類在長期進化中,生理結構和功能都已經適應了地球的重力環境。在一般的太空任務中,宇航員需要重新適應失重和輻射帶來的身體影響。

  • 心血管功能障礙

失重狀態下,人體中的血液及其他體液會湧向頭部和胸部。這時候宇航員會出現面部浮腫、頭脹,頸部靜脈曲張,心肌收縮力下降的情況。這跟倒立時頭昏腦脹的體驗是相似的。

除此之外宇航員上了太空之後會變得「重口味」一些。這是由於鼻腔充血,導致的味覺失調,吃飯也吃不出味道來。

  • 肌肉萎縮

宇航員在太空中基本用不到雙腿來走路,全靠飄來飄去。這會帶來一個問題,長時間得不到鍛煉會使肌肉萎縮,變得沒有力氣。

不過解決的辦法也很簡單,宇航員可以將自己綁在跑步機上進行訓練,也可以進行自行車訓練。每天訓練2到2.5小時,肌肉萎縮的情況就會有很大改善。

  • 骨質疏鬆

首先我們要知道,骨骼也是一種組織,它們會不斷進行新陳代謝。在失重環境中,承受身體重力的骨頭失去了壓力。這意味著促進骨骼生長的刺激沒有了,骨骼破壞的效率將高於生長的效率。

宇航員進入太空後,每個月都會丟失1%至2%的骨頭重量。這種損失在回到地球後也很難逆轉。而且目前都還沒有找到有效的應對辦法。

  • 輻射影響

宇航員在執行長期任務時,會面臨兩種輻射威脅。一種是長期低劑量的宇宙射線對人體的損傷;另一種是偶然高劑量的太陽高能粒子輻射。它們都可能引起組織的物理損傷,並且殺死人體細胞或改變其DNA,增加癌症的發病率。

防止太空輻射對人體的影響,以往普遍採用增厚艙壁的方法,但這也會大大增加飛行器的重量。所以選擇合適的發射時間,監測太陽活動情況以及服用藥物也是必要的措施。

隨著科學研究的深入,我們對宇航員健康問題的了解會越來越多。由心理問題導致的生理變化也是不可忽視的一環,不過這就不在我們具體討論的範圍內了。

可以說每一位宇航員都為人類的太空事業付出了沉重的代價,他們是當之無愧的英雄。


文:豆奶拿鐵

你也許聽說過,去一趟太空,植物產量能提高,動物會發生變異,人的身高會增加……但如今科學家發現,連宇航員的大腦都會發生變化……

宇宙中的射線和失重環境或多或少都會對宇航員的身體產生一定的影響。最近,科學家們對比了一些宇航員太空生活前後的腦部核磁共振圖像,他們驚訝地發現,宇航員的腦組織竟然向靠近頭骨的位置上移了。這些宇航員中,有16名在宇宙飛船里進行了幾個星期的飛行,另外18名則在國際空間站里待了幾個月,研究者比較之後發現,在宇宙里待的時間越長,腦部受到的影響越大。

(A和B為一名經歷長期太空生活的宇航員的腦部對比圖;

C和D為一名經歷較短時間太空生活的宇航員的腦部對比圖

圖源:theverge.com )

太空生活從來都不是什麼舒坦的事,宇航員們經常會在執行飛行任務時感覺顱內壓升高,視力也會受到不小的影響。「也許正是腦組織的上浮引起了這些奇怪的癥狀」,來自南卡羅萊納醫科大學的放射學家羅伯茨說。

無重力環境對人體的影響人們早就知道不少了。不像生活在地球上的人們每天都需要對抗重力做功,處於失重環境的宇航員的骨量和肌肉都會減少。而沒了重力的牽引,人體內的液體也會漸漸向大腦的方向上浮。

羅伯茨認為,宇航員的大腦可能也發生了類似的變化。沒有重力往下拉,腦組織就會漸漸上浮。在頭部受到撞擊時,頭顱內一種重要的液體—腦脊髓液能夠起到緩衝作用從而保護腦組織。但是科學家發現,當腦組織上浮後,這些液體被腦組織從頭骨頂處推向兩邊,大腦周圍的腦脊髓液變少了,這可能也會導致一些未知的認知變化。

圖源:quizlet.com

腦部的變化對宇航員的視力也產生了影響,但是在羅伯茨的研究中,只有約三分之一的宇航員表示在長時間的太空旅行之後,他們的視力有所下降。因此,研究人員們希望可以進行更加深入的研究,來搞清楚腦部的這些變化究竟會導致哪些健康問題。

「而且,宇航員們回到地球後,這種腦部的變化還會不會持續、會持續多久,這都是我們下一步要研究的問題」,羅伯茨補充到。

圖源:theverge.com

未來,人們如果想登上火星,執行持續時間長達數年的太空任務,大腦又會受到怎樣的影響呢?如果研究確定了這種腦部變化會導致嚴重的健康問題,那麼就很有必要想一想應對的辦法了。人為營造有重力的環境可能是一條出路,或者當宇航員睡覺時,用真空設備拉住他們的腿,把湧向大腦的體液再往下拉。

不過就目前來看,科學家們還是很樂觀的:「我們人體的適應性很強,心臟在太空中還會改變形狀呢,更何況這些腦部的變化是很溫和的,我們也一定能想出解決這個問題的對策。」

既然宇宙能改變大腦的位置,不知道能不能順帶提高點智商情商啥的吶……


美國是送人上太空最多的,也最有條件從各方面分析太空旅行對宇航員身體的影響,最近報道了兩項結果:一個是規模很大涉及三十多名宇航員的,發現大腦會受影響;另一個是比較細緻的關於一對同卵雙胞胎宇航員的對比分析,發現基因會受影響。

11月2日,美國南卡羅來納大學的唐娜·羅伯茨(Donna Roberts, Medical University of South Carolina)領導的一個團隊剛剛在《新英格蘭醫學雜誌》(The New England Journal of Medicine)上報告說,對34名宇航員的大腦進行了掃描分析和對比,其中18人曾執行長期太空任務比如駐守在國際空間站上,16人曾坐太空梭短暫上太空。

結果發現,有過長期太空經歷的宇航員中占絕大多數的17人大腦中央溝變窄,曾執行短期太空任務的宇航員中也有3人出現大腦中央溝變窄跡象。且這些宇航員的大腦呈現出在頭顱中向上移動的趨勢,大腦頂部的腦脊液空間相應變小。研究人員認為,大腦的這些變化與許多宇航員出現顱內壓力升高和視力受損問題有關。

這項研究公布的前幾天,10月25日,美國航天局(NASA)也在其網站上公布了「雙胞胎研究」的相關結果。這對雙胞胎是出生於1964年的斯科特·凱利和馬克·凱利(Scott Kelly and Mark Kelly),他們倆都曾經是宇航員,但斯科特一共在太空呆了520天,而馬克只呆了54天。特別是在2015年3月至2016年3月,斯科特在國際空間站上連續呆了1年,而此時馬克已經退休,美國航天局利用這個機會,對這兩兄弟「一個在天上、一個在地下」的情況進行了詳細分析。

結果發現,太空旅行會對基因產生影響,特別是會通過甲基化的方式影響基因表達。這就是說,斯科特和馬克作為同卵雙胞胎,基因本來是一樣的,但斯科特在太空呆的太久,有些基因可能就被甲基化,而不能發揮作用。甲基化就是在基因的分子結構外面連上甲基,類似於老式留聲機的唱針上套一個塑料套,就無法發揮功能了。

美國航天局的專家說,人一上太空,身體里基因的表達就會發生「爆炸式變化」,就像放煙花一樣。美國航天局計劃在2018年發布「雙胞胎研究」的最終結果。

在這兩項研究外,還有研究人員認為長時間太空旅行會導致骨質疏鬆、心理等各種問題,所以對於「鋼鐵俠」馬斯克計劃忽悠一批人2024年上火星,我只能佩服這些人是真的勇士,敢於面臨重重危險去探索太空。


航天員,要沒有外傷及後遺症,沒有潛在疾病,身體表面沒有畸形,肢體上沒有障礙,沒有家族遺傳史,不抽煙不喝酒,

  心功能強大,對超重力有很強的耐受程度,運動平衡功能一流,對低壓和缺氧的耐受能力超強還要有強大的心理素質能承受超重,失重,振動,噪音。

宇航員的心理素質和身體素質都是超群的

首先客觀上要不斷的沉受超重,失重各種各樣的衝擊,普通人的身體根本無法承受;另一方面,擔任這種發射任務肯定是存在失敗風險的,稍一不留神就是有去無回,所以能擔負這樣任務的人心理素質要求相當高,能夠做到面對種種突發情況下的臨危不亂,會認同自己完成的這種任務的非凡性和使命性,能夠把個人生死看得比較開。一般擔任航天發射任務的宇航員應該會先讓他們先有孩子了再去做。

楊利偉在耗時兩年親筆寫成的自傳中曝出了個中真並回憶了太空飛行中的驚險瞬間

出書立傳自曝真相:我以為自己要犧牲了 2003年10月15日上午9時整,火箭尾部發出巨大的轟鳴聲,幾百噸高能燃料開始燃燒, 八台發動機同時噴出熾熱的火焰,高溫高速的氣體,幾秒鐘就把發射台下的上千噸水化為 蒸氣。火箭和飛船總重達到487噸,當推力讓這個龐然大物升起時,大漠顫抖、天空轟鳴。

我全身用力,肌肉緊張,整個人收得像一塊鐵。 開始時飛船非常平穩,緩慢地、徐徐升起,甚至比電梯還平穩。我心想:這很平常啊 ,也沒多大勁啊!後來我知道,飛船的起飛是一個逐漸加速的過程,各種負荷是逐步加大的 。 火箭逐步地加速,我感到壓力在漸漸增加。因為這種負荷我們訓練時承受過,我的身 體感受還挺好,覺得沒啥問題。 但就在火箭上升到三四十公里的高度時,火箭和飛船開始急劇抖動,產生了共振。這讓我感到非常痛苦。 人體對10赫茲以下的低頻振動非常敏感,它會讓人的內臟產生共振。而這時不單單是 低頻振動的問題,是這個新的振動疊加在大約6G的一個負荷上。 這種疊加太可怕了,我們從來沒有進行過這種訓練。我擔心的意外還是發生了。 共振是以曲線形式變化的,痛苦的感覺越來越強烈,五臟六腑似乎都要碎了,我幾乎 難以承受。心裡就覺得自己快不行了。當時,我的腦子非常清醒,以為飛船起飛時就是這 樣的。其實,起飛階段發生的共振並非正常現象。 共振持續26秒後慢慢減輕。當從那種難受的狀態解脫出來之後,我感覺到從沒有過的 輕鬆和舒服,如同一次重生。但在痛苦的極點,就在剛才短短一剎那,我真的以為自己要 犧牲了。

那麼太空生活會對宇航員的身體造成什麼傷害呢?

由運動技能學家卡爾·阿德(Carl Ade)領導的研究團隊分析了NASA搜集的九命男性與女性宇航員在國際空間站上生活六個期月間的身體數據。在開始任務之前,每名宇航員都接受了多項健康測試,評估他們的身體狀況,包括攝氧量、心輸出量、血紅蛋白濃度和飽和度等(血紅蛋白是一種富含鐵元素的蛋白質,負責通過血液輸送氧氣)。這些指標可體現某人的心臟和血管向肌肉中線粒體輸送氧氣的效率高低。

在太空中,每名宇航員都要完成由NASA設計的有氧和耐力訓練,每周有四到六天需要在單車或跑步機上進行中等和高強度有氧訓練,此外還要完成每周六天的高強度和低強度耐力訓練,宇航員返回地球兩天後,需要接受同一套身體測試。

從參加任務前後的數據可以看出,宇航員在運動中的最大耗氧量下降了30%至50%,這是衡量心肺健康程度的標準指標。約90天後,宇航員的身體指標就恢復到了之前的97%左右。之所以無法完全恢復之前的水準,也許是因為長時間生活在微重力環境中使肺部功能發生了變化。

「宇航員的身體素質下降得相當明顯,」阿德在報告中指出,「當心血管功能減弱時,有氧運動能力就會隨之下降,無法完成高強度活動。雖然此前的研究認為這是由心臟功能的變化引起的,但我們的數據顯示,不僅僅是心臟、毛細血管中的微循環也有所變化。」

研究人員懷疑,微重力環境改變了毛細血管與紅細胞的互動方式。不過他們還需要開展進一步研究才能證實這一點。對於未來的太空旅行者和火星殖民者而言,這可不是好消息。這意味著宇航員在微重力環境中生活了幾個月後,完成重任的能力將大受影響。等登上火星或其它天體之後,宇航員也許無法進行體力勞動。不過,此次研究已經讓科學家意識到了這一問題,接下來便可以著手解決了。

「宇航員不僅身體素質有所下降,表現也會變差,」阿德指出,「如果我們能弄清最大耗氧量下降的原因,就能有的放矢地尋找鍛煉或藥物等干預方案。這一最新信息將對宇航員起到很大幫助,防止他們執行任務的能力受到不利影響。」


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