https://www.bbc.com/future/article/20230927-what-a-long-term-mission-in-space-does-to-the-human-body
目前,单次太空任务的最长记录是 437 天,但在轨道上待得太久会对宇航员的身体产生一些令人惊讶的影响,包括肌肉、骨骼、大脑,甚至肠道微生物群的变化。
宇航员 Suni Williams 和 Butch Wilmore 计划于 2024 年 6 月 乘坐波音 Starliner 飞船前往国际空间站(ISS),执行一项为期 8 天 的任务。然而,由于飞船上的技术问题,他们的返回被推迟,最终在空间站滞留了 9 个月。
虽然他们都是经验丰富的宇航员,但即使是经验最丰富的宇航员,也无法避免长期太空旅行对身体的影响。那么,让我们看看那些曾经在太空停留更长时间的宇航员,他们的经历可以告诉我们什么。
人类在太空停留的最长时间是多少?
在 2023 年,美国宇航员 Frank Rubio 创下了美国历史上最长单次太空任务记录,他在国际空间站停留了 371 天。
他打破了之前 355 天的美国记录。
原本他预计将在 6 个月后返回地球,但由于他的飞船出现冷却液泄漏问题,NASA 认为它不再安全,因此推迟了他的返回计划。
这一变故使他在太空中多待了 半年,最终在 2023 年 10 月 返回地球。
在这 371 天里,他环绕地球 5,963 次,行程超过 1.574 亿英里(2.533 亿公里)。
尽管这个记录令人印象深刻,但它仍然远远不及人类历史上单次太空任务的最长时间——俄罗斯宇航员 Valeri Polyakov 在 1994-1995 年间,在“和平号”空间站停留了 437 天。
除此之外,2024 年 9 月,两名俄罗斯宇航员 Oleg Kononenko 和 Nikolai Chub 在国际空间站停留了 374 天,创下了国际空间站历史上最长停留时间的纪录。
Kononenko 还打破了世界纪录,成为在太空累计停留时间最长的宇航员,他一生中在太空停留了 1,111 天。
但长时间处于太空环境会给宇航员带来巨大生理挑战,以至于这些宇航员在返回地球后,通常需要由工作人员从返回舱里抬出来。
长期太空飞行对人体的影响
长期太空飞行会影响身体的方方面面,从肌肉和骨骼到大脑、心血管系统,甚至基因表达都会受到影响。
1. 肌肉和骨骼的变化
由于缺乏重力,宇航员的肌肉会迅速萎缩。
影响最大的肌肉 是那些在地球上用于保持身体直立的肌肉(如背部、颈部、小腿和股四头肌)。
肌肉质量可能在短短两周内减少 20%,在 三到六个月内减少 30%。
骨骼也会变得更脆弱,每月流失 1-2% 的骨密度,六个月内可能减少 10%。
在地球上,老年人每年仅流失 0.5%-1% 的骨密度,而宇航员的流失速度高得惊人。
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为了减少肌肉和骨骼流失,宇航员每天要进行约 2.5 小时的锻炼,包括:
阻力训练(使用 NASA 特殊设计的设备,以代替举重)。
跑步机训练(使用弹力带固定身体)。
动感单车训练。
然而,研究发现,即使是高强度训练,也无法完全防止肌肉和骨骼的流失。
2. 身高增加
在太空中,由于脊柱失去了重力的拉伸,宇航员的身高会增加 2-5 厘米。
这虽然听起来不错,但实际上会增加腰椎和颈椎问题的风险,包括腰背疼痛和椎间盘突出。
3. 体重变化
太空中没有“体重”这个概念,但宇航员仍然会发生体重变化。
尽管 NASA 提供高营养、均衡的膳食,甚至允许宇航员在 ISS 内种植食物,但许多宇航员仍会在任务期间减重。
宇航员 Scott Kelly 在国际空间站停留 340 天后,体重减少了 7%。
4. 视力变化
太空中的血液会更多地集中在头部,这可能会导致眼睛内部压力增加,影响视力。
这种情况被称为 视觉神经综合征(SANS),它会导致视力模糊、眼睛变形,甚至可能是永久性的。
许多宇航员在任务结束后仍然有持续的视力问题。
5. 肠道菌群变化
科学家发现,太空环境会显著改变宇航员的肠道微生物群。
这可能与饮食变化、太空辐射、回收水系统和运动方式不同有关。
宇航员之间会相互“交换”微生物,这意味着 ISS 的封闭环境会导致微生物生态系统的变化。
6. 皮肤敏感度增加
Scott Kelly 在返回地球后,发现自己的皮肤变得异常敏感,甚至连衣服的触感都会引起不适。
研究人员推测,这可能是由于长期在太空中缺乏皮肤刺激导致的。
7. 基因变化
太空环境会改变宇航员的 DNA 端粒(染色体的保护端)。
正常情况下,端粒会随着年龄增长而缩短,但在太空中,端粒反而变长了!
然而,一旦返回地球,端粒会迅速缩短,甚至比出发前更短。
8. 免疫系统影响
宇航员的免疫系统在太空中会发生变化,他们的白细胞数量减少,对感染的抵抗力下降。
但研究表明,宇航员在太空中接种疫苗后,免疫系统仍然可以正常发挥作用。
为什么要研究这些影响?
NASA 研究这些生理变化,是为了未来更长时间的太空任务做准备,特别是火星任务,它可能需要 1,100 天(约 3 年) 的往返时间。
尽管还有很多问题尚未解决,但科学家希望通过对宇航员的长期追踪研究,更深入地了解如何让人类在太空中生存更长时间,并安全返回地球。
Translated by 翻译: Central Alberta Chinese Culture Centre (CACCC)
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