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    王亚平讲课时“不够美”“航天病”挑战太空探索者

    时间:2020-12-10 08:01:41 来源:雅意学习网 本文已影响 雅意学习网手机站

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      随着3名航天员平安着陆,“神舟十号”的航天飞行任务圆满完成。但在落地之后,他们并不能立即出舱,因为经过两星期的低微重力生活之后,他们需要重新适应地球的重力环境。
      这小小的“不便”,只是太空环境对人体造成的影响之一。在短暂的载人航天史上,对太空环境影响人体乃至引发“航天病”的研究,始终是最引人注目的领域之一。
      从“月亮脸”到“运动病”
      6月20日,当王亚平在“天宫一号”上开讲“太空课”的时候,不少观众都注意到了一个细节:这位女航天员看起来不如在地面上漂亮,因为她的脸显得有些发肿。
      事实上,这种被称作“月亮脸”的现象,在航天飞行中早已司空见惯。当人们生活在地球上的时候,人的体液会由于地心引力的作用,集中在身体下部;但在近于失重的太空环境中,体液就会上涌,有相当一部分集中在头部,从而使人脸“发胖”,并且显得更亮。
      “低微重力的太空环境,会对航天员(西欧、北美称为宇航员)的身体造成很大影响。从美、苏(俄)这两个载人航天大国的历史记录来看,很多航天员都会受到‘空间运动病’的困扰。”航天专家庞之浩说,“这种疾病的成因,就是低微重力环境改变了人体内的体液分布,使主管平衡的前庭器官受到干扰,令人感到眩晕、头痛,甚至想要呕吐,且发病率较高,其原理现象类似于生活中常见的晕车、晕船,其机理目前还没完全搞清楚。不过,经过一段时间的适应,乃至以抗眩晕药物治疗,航天员的状态通常都会好起来,可以开始工作。”
      尽管如此,空间运动病仍然是航天飞行的大敌,必须严加防范。庞之浩介绍说,现在很多航天飞行都有太空行走任务,如果航天员在完全密封的舱外航天服内发病呕吐就极为危险,因为呕吐物有可能被再度吸入,引起窒息事故。所以一般来说,“上天”的头几天,航天员最好不要太空行走。
      微重力环境不好过
      除了微重力环境改变体液分布引起的“运动病”,同样由重力改变引起的肌肉萎缩和骨质疏松,也威胁着航天员的健康。科幻作家艾萨克·阿西莫夫在小说《血溅音乐钟》里,设计了这样一个情节:侦探知道嫌犯刚刚从月球来到地球,而月球的重力只有地球的六分之一。于是,侦探通过测试嫌犯的投掷能力,根据他的肌肉软弱无力这一点锁定真凶。这个情节的依据,就是长期生活在低重力或微重力环境的人,其肌肉会逐渐萎缩。
      北京航空航天大学宇航学院副院长黄海说:“从历史记录来看,持续不到一个月的航天飞行,就会导致航天员肌肉萎缩。如果身处太空的时间更长一些,航天员会呈现出非常严重的骨质疏松问题,心血管系统的功能也会因为低重力微重力而受到影响。”
      美国航空航天局(NASA)的研究表明,在失重环境下,人类的成骨细胞几乎不活跃,因此宇航员每月发生的骨质流失可达总量的1%-1.5%,这已经相当于地球上的骨质疏松患者近10年的流失量。俄罗斯的航天记录也表明,在“和平号”空间站上工作的一名航天员,在4个半月内骨质丧失约12%;而返回地面一年后,也才恢复6%。
      “为了防治航天飞行导致的肌肉萎缩和骨质疏松问题,空间站内都会配备体育器材,并设置科学的锻炼计划。”黄海说,“1994~1995年间,俄罗斯航天员波利亚科夫在‘和平’号空间站连续生活了437天。这段时间里,他一直利用空间站内的综合运动器材锻炼身体,以寻找让人类在太空中长期居留的方案。”
      波利亚科夫的这次太空探险,原计划进行约500天,即环绕地球飞行8000周,总行程约3亿公里。实际进行的439天探险(包括在飞船上的2天)也已经证明,在现代科技的助力下,人类可以在太空中连续生活超过一年的时间。
      远航还要防辐射与“心病”
      到目前为止,所有的载人航天活动,都未超越地月系的范畴。环绕地球和在地月系内的航天飞行,需要克服的主要是微重力环境的影响;而未来的载人火星探测,乃至距离更远、时间更长的航天飞行,比如前往巨行星的卫星,以及飞出太阳系,需要考虑的“航天病”致病因素就会更多。其中最主要的一点,就是宇宙射线对航天员的伤害。
      此外,在前往火星或更遥远天体的航行中,航天员长时间处于孤寂、封闭的环境,也可能导致心理问题。苏联曾对长期居住在空间站上的航天员提供心理咨询服务,通过天地通话和上传家信等方式缓解他们的孤寂心情。而目前计划中的载人火星探测,需要配备随船心理医生,及时对航天员做“心理按摩”,也是出于防止航天员出现心理问题的考虑。
      但对于宇宙射线给航天员带来的伤害,以人类目前的科技水平,还没有完美的解决方案。
      庞之浩说:“环绕地球飞行的时候,航天员仍然受到地球磁场的保护,受到宇宙射线的伤害相对比较小。即使是前往月球,也仍然在地球磁场的影响范围之内。但如果离开地月系前往火星或者更远的地方,在漫长的飞行途中,航天员就会受到宇宙射线的威胁,可能患上放射病。”
      针对宇宙射线,目前载人航天界主要有两种解决方案,分别是为航天器安装防护层,或者设法为航天器营造人工磁场。“前一种解决方案是效仿类似医院放射科的思路,但防护层非常笨重,会极大地增加航天发射的成本;后一种解决方案也同样存在技术瓶颈。”庞之浩告诉记者,“还有一种‘救急’‘理想’的方案,是为航天器提速,比如使用核裂变动力的宇宙飞船,就可以显著缩短行星际航行的时间,降低航天员接受宇宙射线的总量。目前看来,这或许是最容易实现的。”
      微重力“航天病”也难攻克
      即使是在近地空间进行的航天活动,对于微重力环境导致的“航天病”,特别是骨质疏松和肌肉萎缩,世界各国也拿不出足够好的解决方案。
      早在陆续发射“礼炮”系列空间站的过程中,前苏联就探讨过让航天员利用“太空运动场”在空间站内锻炼,减缓骨质疏松和肌肉萎缩的可能性。到“和平”号升空时,在太空中使用的锻炼设施已经发展得比较完善。多次前往空间站执行任务的苏联航天员罗曼年科曾经回忆说,得益于空间站里的体育锻炼设备,他在“和平”号上工作326天再回到地球,出舱不久就能在来接他的直升机里站起来走上几步。虽然那一刻他也是虚弱得满头大汗,但毕竟能凭自己的力量行动。但如果是从没有锻炼设备的老式空间站返回,如果没有别人搀扶他甚至无法站起来。
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