太空旅行如何影响宇航员的健康
太空旅行如何影响宇航员的健康
How does space travel affect astronaut health?美国英语科技与健康
2025-03-19 07:00:00阅读时长4分钟1931字
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太空旅行对人体的影响
人体并不是为太空飞行而设计的，太空中的微重力条件、高能辐射和其他问题都会对人体造成影响。因此，离开地球进入太空会导致许多生理变化，从而影响宇航员的健康。
这一问题在最近的一次任务中再次引起了关注。该任务将被困在国际空间站长达九个月的宇航员巴奇·威尔莫尔和苏妮·威廉姆斯带回地球。以下是关于太空旅行对人类健康影响的一些解释。
为什么太空旅行对身体有害？
人类的身体经过数百万年的进化，适应了地球的环境，包括其重力、大气成分以及相对较低的辐射水平。太空旅行使人们暴露在一个完全不同的环境中，带来了各种生理和心理挑战，尤其是在长期暴露的情况下。匹兹堡大学空间生物医学中心主任阿夫辛·贝赫什蒂表示，随着研究人员寻求新的对策来保护太空旅行者，需要更多关于不同健康背景的宇航员在不同类型任务中的数据，以绘制个性化的风险概况和缓解策略。威尔康奈尔医学院生理学和生物物理学教授克里斯·梅森也强调了这一点。
太空辐射的危害是什么？
与地球不同，地球的大气层和行星磁场可以屏蔽太空辐射，但宇航员会暴露在宇宙中的高能辐射下。这可能导致DNA损伤、癌症风险增加、神经退行性效应、心血管问题和免疫系统失调。地球磁层为低地球轨道上的宇航员提供了一些保护，但对于前往月球或火星的宇航员来说，他们将面临更高的辐射剂量。
微重力的影响是什么？
重力在调节身体功能方面起着关键作用。缺乏重力会引发广泛的生理适应。贝赫什蒂指出，没有重力，体液会上移，导致面部肿胀和颅内压升高，进而影响视力。由于缺乏重力带来的机械负荷，骨骼和肌肉会出现骨密度损失和肌肉萎缩。此外，心血管系统也会发生重大变化，包括返回地球后难以调节血压。长时间暴露在微重力条件下还会影响前庭功能——内耳感知运动和方向的能力，导致平衡和协调问题。
封闭环境和心理压力的影响是什么？
长期太空任务要求宇航员生活在封闭和孤立的环境中，社交互动有限，自然刺激不足。贝赫什蒂表示，这可能导致心理压力、睡眠障碍、认知表现下降和情绪障碍。在空间站或未来前往火星等目的地的更长任务中，长时间的隔离和密闭生活可能会加剧人际冲突，进一步影响心理健康和任务表现。
返回地球后会发生什么？
宇航员返回地球后的恢复情况很大程度上取决于任务的持续时间。对于在低地球轨道进行几天短途任务的宇航员来说，大约95%的生物损伤在返回后似乎可以逆转。对于在国际空间站停留数月的宇航员，恢复情况与他们在太空的时间成正比。许多生理系统逐渐恢复正常，但一些问题仍然存在。例如，与微重力引起的体液转移和颅内压变化相关的太空飞行相关神经眼综合征（SANS）会导致视力受损。研究表明，亚细胞结构线粒体的功能障碍在SANS中起着一定作用。有些宇航员可能需要佩戴矫正镜片来应对持久的视力损害。
关于长时间深空任务的影响，其中宇航员将经历更高水平的太空辐射和长时间的微重力，仍有许多未知之处。如果没有有效的对策，恢复可能会很困难。研究人员正在积极开发基于线粒体的对策，以减轻太空引起的损害。
磁场的变化有什么影响？
越来越多的证据表明，低地球轨道中的低磁场可能对健康构成风险。在地球上，人们不断暴露在地磁场中，其强度远高于太空中的磁场。近期研究显示，像太空中那样的极低磁场环境可能在细胞和分子层面影响生物过程，有可能影响昼夜节律、细胞修复机制和神经系统功能。
我们还有哪些知识空白？
关于太空飞行如何影响人类健康，仍有许多未知之处。例如，人们对太空飞行如何影响肺功能知之甚少。虽然已知太空辐射会增加癌症风险、加速衰老并引起细胞损伤，但确切的生物学机制仍不清楚。研究表明，线粒体在太空飞行引起的健康影响中起着核心作用，但线粒体适应和功能障碍的具体机制仍是研究的热点。
科学家们还缺乏对微重力、辐射暴露和隔离如何在长时间内影响认知功能、心理健康和神经可塑性的全面理解。
在太空中生育的问题？
贝赫什蒂指出，另一个重要的知识空白是太空飞行如何影响人类的生殖和胎儿发育。关于太空生殖健康的大多数研究都是在动物如小鼠身上进行的。人类生育能力、胚胎发育和长期太空居住跨代影响的完整含义仍不清楚。这对于人类未来的太空殖民努力尤为重要。
最近的研究显示了什么？
2024年发表的一项研究详细描述了参与2021年SpaceX“灵感4号”任务的机组成员在大脑、心脏、肌肉、肾脏、皮肤、免疫调节、应激水平以及线粒体活动方面的变化。“灵感4号”任务是第一个全平民团队绕地球轨道飞行的任务。另一项2024年发表的研究显示，宇航员在太空中头痛的发生率比以前所知的要高。这项研究涉及24名在国际空间站上执行任务长达26周的宇航员，除两人外，其他人都报告了头痛。2023年的一项研究发现，在国际空间站或NASA航天飞机上执行至少六个月任务的宇航员经历了脑室扩张——脑中央含有脑脊液的空间。2022年的一项研究记录了17名在国际空间站上平均执行约5.5个月任务的宇航员的骨质流失。返回地球一年后，这些宇航员平均胫骨骨密度减少了2.1%，骨强度减少了1.3%。其中有9人未能在太空飞行后恢复骨密度。
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