航天員在空間站會經歷什麼?肌肉萎縮,骨骼被掰開,體液湧上大腦

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航天員進駐空間站已經有1個月,在最近的視頻裡,我們可以清晰地看到,3位航天員的臉都變得更加圓潤,很多網友就調侃,空間站夥食太好,3位航天員都吃胖瞭。

其實並不是,3名航天員的臉變得圓潤,其實是一種“太空後遺癥”。今天我們就來聊一下,航天員在空間站,究竟會經歷什麼?

體液上湧大腦

地球的存在產生瞭一個重力場, 表現出對物體的吸引力, 其大小與該物體質心到地球中心的距離成反比。 而遠離地球的太空中, 重力幾乎為零,即經常提到的微重力,也是空間環境的最大特點。

航天中微重力約為 0.000001~0.01 G,基本上可以忽略不計,因此也有研究者稱微重力環境為失重環境。在地面條件下, 由於重力產生的流體靜壓, 血液趨向匯集於外周血管系統。 進入失重狀態後, 因缺少由重力對抗所產生的正常匯流機制的繼續作用, 體液湧上大腦, 出現頭部腫脹, 鼻子充血, 同時下肢血液減少。

所以我們可以明顯感覺航天員的頭、頸部靜脈擴張及眼周腫脹。同時,與身體上部的變化相反,腿部體積將隨太空暴露時間的延長而變小。研究顯示,當頭向轉移的體液達到 2 L 時,大腿周長減少 10%~30%, 航天員會發現自己的腿就像 2 根“ 棍子”, 這就是所謂的“雞腿綜合征”。

由於失重導致血液較多地集中於上半身, 下肢血液減少, 航天員普遍感到下肢過涼。蘇聯有關生理監測記錄表明, 禮炮 6號的航天員在飛行時的前 12天內下肢容積明顯變小, 下肢皮溫下降約2℃ , 而衣內胸部皮肢溫度卻升高近3℃ 。

除此之外,因為血液循環在太空失重環境下被重新分配,,航天員排尿性失水增加,身體總失水量可達 3% ~ 4%。

肌肉萎縮,骨骼被掰開

導致臉部變大還有一個原因,就是肌肉萎縮,失重情況下作用於運動器官的重力負荷消失, 運動時不再需要對抗重力作功及維持體位在一定的姿勢,長時間作用將引起肌肉系統發生變化。這可 造成肌肉工作能力、力量和耐力下降,尤其腿部肌力 的下降更明顯,嚴重的可造成肌肉萎縮。各肌群萎 縮的程度與其在地面時的抗重力作用有關,其中抗 重力肌的萎縮最明顯。同時,失重可使航天員在飛 行中和飛行後肌肉工作的協調性變差、肌肉緊張度 下降。失重對肌肉的質量也有明顯影響,可使肌肉 質量下降甚至喪失,造成航天員的體重減輕。

除瞭肌肉萎縮之外,人的脊柱是由33塊骨頭組成的,每兩塊骨頭之間都有一個椎間盤,在重力作用下,椎間盤能夠起到保護脊柱的作用。在太空中,人處於失重狀態,對脊柱沒有任何影響,所以椎間盤就有很好的施展空間,間隙逐漸增大,當許多個椎間盤的間隙都變大,就會有拉長的效果,最高能再長7——8厘米。

因為成年人的骨骼基本上已經定型,這種長高就是硬生生“掰開”骨頭,拉長身體。當然,這種長高隻是暫時的,人短期內在太空中生活,確實會出現短暫長高的情況,但人若是長期生活在失重的環境中,骨骼會逐漸退化,骨層和皮層變薄、骨質疏松、 骨細胞數目減少、骨骼系統血循環紊亂、骨質結構被 破壞等現象,從而使骨的重量減輕、骨密度下降,不僅不會長高,反而還容易變矮。

身高變矮,臉部腫脹,航天員的臉當然看上去就很“圓潤”瞭,這也是為什麼航天員在太空要經常鍛煉的原因,

如何對抗失重環境

太空失重環境對航天員的影響遠不止於此,失重環境還會對航天員的心血管系統功能造成影響,心血管系統功能失調將會威脅航天員健康、 影響航天員正常工作,“ 聯盟 TM2- 和平號” 航天員拉維金因心臟多次出現期前收縮而被迫終止飛行任務提前返回。 立位耐力的下降使航天員返回地球或進入其他星球後無法長期站立, 而運動耐力的下降則會直接影響航天員的出艙活動。

所以為瞭降低太空失重環境對航天員的影響,航天員在執行航天員任務之前,和在空間站的時候,都要進行相關訓練,以此來對抗失重對自己身體產生的影響。航天員前期進行的訓練包括體育訓練、超重訓練、失重訓練、 前庭功能訓練、 心理穩定性訓練等方面。 意在提高航天員對航天環境的耐受和適應能力。 主要的訓練方法包括利用拋物線飛行、浸水和頭低位臥床進行失重訓練。

而在空間站中,針對失重所引起的流體靜壓消失和肌肉、 骨骼的廢用性變化,我們國傢的航天科學傢采用針對性的鍛煉措施或藥物治療的方式, 防止失重對人體造成的不良影響。

在空間站,航天員還采用一些特殊的對抗措施( 體育鍛煉和特殊裝置),力圖減少體液頭向分佈和運動減退對身體的影響。而在體育鍛煉中因為重力環境的不同,所以要器材也更特殊。研究人員利用彈簧的彈力原理等制造瞭健身器材,例如:拉力器,用於鍛煉肩部和背部肌肉;太空自行車,用於鍛煉下肢肌肉;太空特殊跑步機,用於鍛煉心肺功能等等。航天員每天要使用這些健身設備堅持鍛煉1-2小時。

前段時間,聶海勝在太空跑步抓水袋的畫面就被曝光,每個航天員也會有自己特殊的鍛煉方法,比如航天員劉旺在天宮一號內展示“中國功夫”,航天員進行體育鍛煉不是說為瞭減肥,而是為瞭讓身體在失重狀態下保持骨骼強壯,同時防止肌肉松弛。,如不采取積極健身的對抗措施,在長期飛行中肌肉可能丟失50%。

總結

通過我的講訴,你也可以瞭解到航天員在太空究竟要付出多大的犧牲,那很多人就會有疑問,我們為什麼要要發展航天,航天技術的強弱對一個國傢的地位具有至關重要的意義,幾百年前,我們喪失瞭海權,在未來,我們絕不能喪失太空權,如果太空都被其他國傢占據,太空資源比其他國傢擁有,我們如何發展,像月球,擁有可以供人類萬年使用的礦產資源,我們難道要拱手讓人嗎?

除此之外,航天技術代表著人類對最前沿技術的探索,許多的航天技術在未來不僅可以用在軍事上,還可以用在我們的日常生活,以美國為例,NASA為瞭獲得更清晰的月球照片,讓噴氣推進實驗室開發瞭一種名為數字影像處理的技術,這項技術後來成為瞭核磁共振(MRI)以及CT誕生的技術基礎。在數十年中,這兩項技術挽救瞭無數人的生命。

所以我們要感謝航天員、航天科學傢等所有航天人的默默付出,正是有他們的前赴後繼,我們國傢才可以在航天發展上屢屢創造奇跡。

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  • 本文由 发表于 2021年11月15日
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