首页 > 资讯 > 宇航员在长期失重的环境下如何保持健康的体魄？

宇航员在长期失重的环境下如何保持健康的体魄？

泰然健康网
2024-12-28 14:29

随着洞察号火星探测器登陆火星，载人登陆火星已不再遥远，如果未来登陆火星，必然会暴露在长期失重的环境中，宇航员的健康问题该如何处理。一种新的医学——空间医学正在兴起。人类还有一种额外的方法来对抗各种各样的困难疾病。

科学家们发现，在太空环境中执行长期任务时，宇航员是失重的，因为他们的身体不受地球引力的影响(宇宙飞船的引力只有地球引力的百万分之一，所以科学家们称之为“微重力环境”)。此时，宇航员的骨骼不再需要支撑他们的全部体重，功能的下降可能导致骨骼钙的流失。研究表明，长期失重会导致人体每月骨质流失的1%。

事实上，太空飞行中持续失重对宇航员骨骼的影响与骨质疏松症类似，骨质疏松症是随着年龄增长而出现的。骨质疏松症是一种常见的骨科疾病，患者的骨骼变得非常脆弱，容易骨折。

在一个人的一生中，他或她的骨骼系统经历了骨骼的不断增加和减少。人体骨骼由于钙和各种矿物质的存在而变得强壮和有弹性，这些矿物质负责支撑身体的重量。只要我们坚持体育锻炼很长一段时间，不仅我们的身体会更好，我们的骨骼也会更健康和强壮。

然而，当人们进入老年阶段，他们的运动变得迟缓，不仅不再坚持体育锻炼，而且变得不活跃。这时你的肌肉和心血管系统开始老化。在失重的太空中，宇航员不再需要站立、行走或举起重物，他们的肌肉，尤其是下半身的肌肉，由于缺乏锻炼而处于闲置状态。由于不需要克服重力将血液泵入大脑，宇航员的心血管系统不再像在地球上那样强健。

当宇航员进入失重环境时，他们的身体功能可以正常调节，所以上述情况一般不会造成大问题。然而,当宇航员从太空返回地球,他们可能会陷入昏迷由于脑部血液供应不足,或不能正确地站由于骨质疏松症,或无法正确操作仪器由于体内肌肉的不平衡等,可能危及宇航员的生活。

科学家为宇航员设计了一系列特殊的运动设备，以将微重力的风险降到最低。目前，国际空间站在太空中装备有三种运动器材。前两个是早期的产品，其中一个被称为“双轮测力计”。它看起来像一辆健身自行车，

但是有一个特殊的肩带来防止练习者漂浮。该仪器的主要功能是加强宇航员腿部肌肉的锻炼和心血管系统的功能。它的优点是容易操作，但缺点是它不能为骨骼提供足够的重量。另一种被称为“踩踏板步行者”，旨在增强骨骼。步行者的底部经过特殊的弹性处理，使锻炼者能够感受到类似地球引力的拉力。压力太大了，宇航员不得不每隔五到十分钟停下来休息一下。

科学家发现，体育锻炼可以有效增强宇航员的体质，减少骨质流失，延缓骨质疏松症的出现。为了保证任务的顺利完成，宇航员必须每天至少锻炼一到两个小时。此外，宇航员必须服用由专家准备的药物来预防身体疾病。随着研究的不断完善，体育专家希望设计出更高效、更有活力、更令人愉快的运动设备，让宇航员尽可能少地花时间锻炼，尽可能有益于健康。

研究宇航员失重状态下生理变化的科学家们表示，在找到更有效的方法之前，老年人和宇航员都应该坚持体育锻炼。有规律的体育锻炼可以提高身体素质，预防心脏病、糖尿病或结直肠癌。

宇航员在太空中，无时无刻不能离开飞船的保护。飞船为宇航员提供了自由呼吸的空气，提供了合适的温度，使水循环，并保护他们免受外部真空的影响。从这个角度来看,宇航员在飞船中生活更像胎儿在子宫怀孕,母亲的子宫对胎儿的发展提供氧气和各种营养物质,而且还充当孵化器和废物处置站,保护胎儿免受外部环境。

我们怎样才能更好地了解宇航员在太空中的健康状况?科学家在飞船上装备了各种生物传感器，目的是能够随时收集信息，以舱内各种有机生命，包括宇航员、各种动植物、细胞等生存条件的监测。这些生物传感器测量生命体征和生理指标，包括心率、血压和体温。它们可以嵌入被监视的物体中，可以戴在表面上，也可以放置在飞船的各个部分。利用这些传感器，科学家可以随时收集各种实验参数，判断整个航天器生命维持系统的运行情况。

科学家们正在开发一种可穿戴的微生物传感器，以测量宇航员血液中生物化学成分的变化，如酸度、钾、钙、二氧化碳和氧气的变化，看看宇航员能否适应太空飞行。传感器必须尽可能小，以便吞咽时不会危及宇航员的正常生理功能。

事实上，微生物传感器在人类的日常医疗中也非常有用。例如，科学家希望能够通过微生物传感器对腹部的胎儿进行全面监测，如果发现胎儿有任何异常，立即将信息发送给医生。科学家们还设想在微小的生物传感器上安装微型外科设备，这些传感器可以在体内运作。

许多疾病，如肿瘤或病原体感染，是由它们产生的蛋白质引起的，如果了解这些致病蛋白质的分子结构，科学家们也许能够设计出更多的新药，在提高药效的同时尽量减少毒性副作用。

你怎么知道蛋白质分子的结构?它可以被x射线反复轰击。为了获得准确的信息，整个轰击过程必须尽可能避免外界的干扰。然而，重力在地球上任何地方都是不可避免的，所以为了摆脱重力的干扰，科学家们现在把他们的实验室搬到了太空。在那里，科学家不仅可以精确地获得蛋白质晶体的三维结构，而且还可以种植一些用于治疗疾病。目前，科学家在太空实验中获得的蛋白质晶体的三维结构比地球上高出40%以上。

在中美洲和南美洲有一种叫查格斯的疾病。它是由寄生虫传播的查格斯病毒引起的恶性感染。它威胁着大约2000万人的生命。恰加斯病毒寄生在一种可以休眠多年的寄生虫体内。一旦激活，它携带的病毒就会感染人类。查格斯的疾病病毒很容易攻击心脏，感染者的心肌最终会变弱甚至破裂。在过去，人们错误地认为恰加斯患者死于心脏病，而不是病毒感染。

幸运的是，在20世纪90年代初，研究人员从哥斯达黎加的一种热带植物中分离并提取了一种蛋白质，这种蛋白质能有效地阻止寄生虫中的恰加斯病毒。科学家希望进一步了解这种蛋白质材料的结构。先前基于地面的分析蛋白质分子结构的尝试已经失败。后来，宇航员在太空中进行实验，以获得这种蛋白质的三维结构。治疗恰加斯病的机会大大增加了。

到目前为止，在NASA的帮助下，科学家们已经发现了30多种用于治疗的蛋白质结构，其中一些已经作为新药进入了不同阶段的临床试验。科学家们相信，通过对蛋白质结构的更多了解，可以开发出更多治疗流感和糖尿病等疾病的药物，这些疾病在世界各地更为常见。