不久前,神舟十九號載人飛船三名航天員結(jié)束了六個(gè)月的太空任務(wù)返回地球。為什么我國航天員從返回艙中出來后都躺在椅子上?
1961年水星3號從太空返回,宇航員自己跳出返回艙(當(dāng)時(shí)飛行時(shí)間僅15分鐘)
01
太空旅行一個(gè)月
腿骨里全是大洞
航天員出艙后需要躺著,第一是怕骨折。
太空環(huán)境會擾亂人體內(nèi)多個(gè)協(xié)同工作的系統(tǒng),包括骨骼、肌肉、心臟、血液循環(huán)和免疫系統(tǒng)等等。科學(xué)家早就知道在太空長期生活的人會出現(xiàn)骨骼和肌肉流失的狀況。
為了直觀了解地球動物在太空中骨質(zhì)流失的速度,美國的研究人員選取了一批小白鼠把它們分成兩組,一組送進(jìn)國際空間站、一組送進(jìn)NASA在地面的模擬空間站中作為對照組。
為了避免返回地球給實(shí)驗(yàn)觀測帶來影響,這些小鼠在太空愉快地度過了37天后,宇航員在太空中就把它們解剖了。宇航員與地球?qū)φ战M一道用微型CT(μCT)對所有小鼠的股骨(大腿骨)和脊柱錐體的骨骼進(jìn)行了詳細(xì)掃描。
太空小鼠養(yǎng)殖箱和它們的骨頭
掃描發(fā)現(xiàn)與地面生活的小白鼠相比,太空小鼠雖然在外表上看起來活躍健康,但是它們的負(fù)重骨骼股骨(大腿骨)有明顯的骨質(zhì)疏松,特別是在股骨的兩端骨髓腔也變成大洞了。
而股骨的中段沒有發(fā)現(xiàn)骨質(zhì)流失現(xiàn)象,股骨中段的骨皮質(zhì)比較薄,對內(nèi)保護(hù)力比較弱,這里沒有骨質(zhì)流失,說明宇宙輻射不是骨質(zhì)流失的主因。
主要輔助肌肉活動而非負(fù)重的L2椎體(第二塊腰椎骨)中,也沒有發(fā)現(xiàn)骨質(zhì)流失現(xiàn)象。
綜合以上三點(diǎn),說明在近地球軌道上飛行的這段時(shí)間,造成小白鼠骨質(zhì)流失的原因是太空的失重狀態(tài),負(fù)重骨骼失去負(fù)載后開始了骨質(zhì)流失,其他如太空輻射等因素不是造成骨質(zhì)疏松的原因。這種骨質(zhì)流失的速度為每個(gè)月0.5%~1.5%。
另外,這種失重造成的骨質(zhì)疏松和自然衰老后出現(xiàn)的骨質(zhì)疏松表現(xiàn)相同,想要恢復(fù)如初可能需要3、4年的時(shí)間。
另一個(gè)壞消息是,太空小鼠骨骼中的軟骨出現(xiàn)了明顯提前的骨骺二次骨化現(xiàn)象,這表明在失重條件下骨頭提前停止了生長。這讓人不免擔(dān)心,將來未成年人進(jìn)入太空后,他們會因失重提前停止長高。
02
肌肉萎縮
在國際空間站執(zhí)行任務(wù)的宇航員,盡管天天在鍛煉,他們的肌肉仍會萎縮,特別是腰部、背部和腿部的肌肉萎縮最為明顯。比如6個(gè)月小腿肌肉質(zhì)量減少10%—15%,肌肉峰值功率下降了32%。
體液重新分布
在失重環(huán)境中,血液會均勻分布在全身,造成面部浮腫。回到地球后,大量血液聚集到下肢,這會造成心血管系統(tǒng)負(fù)擔(dān)陡然加重,大腦供血不足,宇航員可能會出現(xiàn)頭昏眼花、面色蒼白的情況,甚至可能引發(fā)“重力休克”。躺著出艙可以減少血液過度集中,降低對心臟的壓力。
回到地球后,細(xì)胞外液量會增加,細(xì)胞液需要重新分布,這個(gè)調(diào)整過程需要一定時(shí)間。宇航員需要等待循環(huán)系統(tǒng)重新穩(wěn)定。
前庭功能失調(diào)
內(nèi)耳的前庭系統(tǒng)負(fù)責(zé)感知頭部的位置和運(yùn)動,是維持身體平衡的重要器官。長期失重會使宇航員的前庭系統(tǒng)靈敏度下降,回到地球后前庭系統(tǒng)需要一段時(shí)間才能重新適應(yīng)地球的重力環(huán)境,這段時(shí)間宇航員會出現(xiàn)空間定向問題,他們會感覺身體還在漂浮、站立不穩(wěn)甚至有倒立行走的錯(cuò)覺,因此需要躺著來避免摔倒等意外。
另外航天員返回時(shí)穿著的艙內(nèi)航天服重量可達(dá)10公斤,這會使航天員行動更加不便。因此,為了讓身體逐漸適應(yīng)地球,宇航員需要盡量減少運(yùn)動,減輕身體負(fù)擔(dān),因此我們就看到航天員躺著出艙了。
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