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身处失重状态 宇航员如何保持健康

幸运28官网2017年10月03日讯】(幸运28官网记者晨曦编译报导)只有当宇航员处于最佳身体状态时,美国国家航空航天局(NASA)才会允许他们离开地球。但国际空间站(ISS)上的活动范围仅有一个足球场那么大,长期生活在那里,身体极易受到伤害。那么,佩吉.惠特森,这位美国历史上在太空中停留时间最长的宇航员,在其九个半月的微重力太空生活中,又是如何确保肌体和大脑不萎缩呢?秘诀在于,ISS上有专门为宇航员配置的健身房!

作为地球上的生命,人体并不容易适应微重力环境。在执行任务的最初几个小时里,半数的航天员会患上太空适应综合症(SAS,俗称“太空病”),直至其前庭系统重新调整后适应于失重状态。

体液移位是另一常见问题。因为没有重力,体液在全身范围内分配更为广汎——换而言之,它会从血管和细胞中渗出,导致人体最多失去22%的血浆,而血浆能够将红细胞输送到身体的循环系统。在太空中,由于泵送的血液量减少,心脏开始萎缩,那么当宇航员回到地球上时,就会产生“立位耐力不良”的症状。

举例说,当躺着的你迅速起身时,如果感到头晕,即为立位耐力不良。这时,你的心率会增加且血压会升高,以帮助更多的血液回到心脏,才不至于晕倒。

但对于宇航员来说,当回到地球上后,由于重力所致,渗出的体液会全部集中在下肢,导致发生立位耐力不良。因此他们站立的时间可能都超不过10分钟,否则就会晕倒,这种症状会持续一段时间。

这种体液移位还会引起其它问题,比如大大增加颅内压,将眼球压扁、甚至于有可能损坏视神经。NASA对退役的300名宇航员进行过调查,其中23%的短期飞行任务(少于6个月)执行者和49%的长期飞行任务执行者提到,其远、近视力在飞行中都受到了影响,这种影响对某些人而言会持续数年。

不仅仅是心脏,在失去地球的万有引力后,连肌肉和骨骼的功能都会下降。“其中最严重的是骨骼系统的骨质疏松,以及肌肉系统的肌肉损失和力量损失,” NASA的一名航医理查德.舒尔灵博士说。“心血管失调会在约三周时间内平稳下来,并不会持续恶化,但这两种情况则会持续恶化下去。”

舒尔灵说,骨髓的变化会影响红血球的产生,从而引起“太空飞行贫血症”,不过这对健康的人来说不会造成太大影响。此外,国际空间站大约每90分钟环绕地球一圈,其中一半白天一半黑夜,这又给宇航员造成了另一个问题:失眠。目前NASA正在和哈佛联手研究如何避免失眠的发生。

尽管NASA现在要求宇航员每天应有2.5小时的锻练时间,但半年的太空生活还是会使他们平均丧失11%至17%的力量、约10%的耐力及2%到7%的骨密度。

舒尔灵解释道,在NASA采取应对措施之前,宇航员每月骨密度的损失为1%到3%,“而55岁绝经后的妇女每年损失的骨密度为1%到2%。”更甚的是,废弃的钙堆积在肾脏,从而大大增加了宇航员患肾结石的概率。

健身房在国际空间站中的出现正是为了应对以上问题。共有3种器械供宇航员使用:踏车测力计,即固定式脚踏车;安装有约束系统的固定跑步机,可以在宇航员跑步时模拟重力效应;以及先进的抗阻力训练器(ARED),即依赖飞轮和真空筒来产生阻力的“举重”系统。

多亏这些器械,“宇航员们返回地面时状态好多了,恢复速度也快很多,” 舒尔灵说。“如果宇航员在空间站里能够坚持并认真对待身体锻练,在完成6个月太空任务返回地面后,一般30天就能恢复其基本的力量、灵活性和耐力。”

作为多功能力量训练器,ARED从2009年开始在ISS上投入使用。ARED最多能产生600磅阻力,可使宇航员身体所有的重要肌群都能够得到锻练。NASA最新还增加了腹部及腰部的锻练要求,以缓解宇航员背部下方出现的疼痛。

NASA当前仍在进一步探索如何更好地使用ARED来改进宇航员的身体状况,包括正在进行的综合阻力与有氧训练研究(SPRINT),即使用ARED进行高强度、低数量的训练。目前ISS上的宇航员每周进行6次ARED训练,但一般是低强度的多次重复动作的练习。SPRINT研究小组发现,如果减少到一周3天,增加强度的同时减少动作重复次数,就可以更好地避免骨骼肌质量和功能的损失。

研究还发现,间歇性的有氧运动比连续的运动更有助于保持心血管功能。因此,研究者们选定的方法是,除了在进行高强度举重训练时增加连续性的有氧运动外,在其它日子里再进行间歇性的有氧运动。

随着人类一步步对太阳系的深入探索,宇航员将再次光顾月球并最终登陆火星。而去往火星的路上就将至少耗时半年,你也一定不想以矮胖萎缩的体型踏上一个新的星球,因此,这种研究就极具价值。◇

责任编辑:朱涵儒

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