研究太空旅行对人体的影响至关重要，因为宇航员准备比以往任何时候都要飞得更远。虽然他们大多是在近地轨道（LEO）的国际空间站（ISS）上，未来的任务将把他们带到更遥远的地方，比如月球和更远的地方。了解这些影响有助于我们让宇航员在更长时间、更具挑战性的太空旅行中保持健康和安全。
美国宇航局的阿尔忒弥斯计划将把第一位女性和第二位男性送上月球。通过使用先进的技术，他们将探索比我们以前见过的更多的月球表面，收集新的信息，并确保宇航员在任务期间保持安全和健康。美国宇航局特别关注了解人体对长时间在太空中的反应，因为他们为未来在月球和火星上持续更长时间的任务做准备。
在太空中人体会发生什么？会有什么风险？在低轨道空间站上呆六个月的宇航员和在火星上执行多年任务的宇航员的风险是一样的吗？
简短的回答是：不。美国宇航局正在研究火星任务的风险，根据它们对身体造成的压力，将其分为五种主要的太空飞行危险。这些危害可以用首字母缩略词“Ridge”来概括，即（空间）辐射、隔离（和限制）、（与地球的距离）、重力（场）和（敌对/封闭）环境。
1. 空间辐射
在地球上，地球的磁场和大气层保护我们免受周围大部分空间辐射的影响。然而，我们每天仍然从我们吃的食物和呼吸的空气中接触到少量的辐射。在太空中，与我们在地球上所经历的相比，宇航员面临着更高、不同程度的辐射。
太空辐射有三个主要来源：地球磁场、太阳和来自太阳系外的遥远宇宙射线。这些类型的辐射在太空中比在地球上强得多
§地球磁场：一些粒子被困在地球磁场中，在地球周围形成辐射带。在某些轨道上的宇航员可能会经过这些区域并暴露在辐射中
§太阳：太阳释放高能粒子的爆发，特别是在太阳耀斑期间。这些粒子可以到达太空中的宇航员，增加辐射暴露
§遥远的宇宙射线：宇宙射线来自我们太阳系之外，起源于爆炸的恒星或其他深空事件。这些射线能量很高，可能对宇航员有害
降低空间辐射暴露风险的主要困难之一是，某些类型的空间辐射，如银河宇宙射线，很难阻挡。这些粒子有很大的能量，即使有保护屏蔽，它们仍然可以穿过，并可能伤害宇航员。这使得寻找有效的方法来保护太空中的人们免受辐射变得具有挑战性。暴露于较高水平的辐射会导致短期和长期的健康问题。影响取决于宇航员暴露在多少辐射中以及暴露的时间。
在地球上接触过辐射的人患癌症和心脏病、白内障等其他长期健康问题的风险更高。对于宇航员来说，太空中高水平辐射的主要问题也是对健康的长期影响，这种影响会随着时间的推移而积累，并增加这些风险。对动物和细胞的研究表明，在太空中发现的那种辐射对健康的影响比在地球上更严重。
的关键
为了降低空间辐射对健康的危害，主要的办法是使用防护屏蔽，跟踪辐射水平，并在执行任务期间遵循某些安全程序。一般来说，月球和火星任务将比通常的六个月空间站任务持续更长时间。因此，宇航员可能会暴露在更多的辐射中，这可能会导致更高的健康风险。
美国宇航局正在研制一种新的辐射探测器，可以跟踪和测量宇航员周围的辐射。这将有助于提供更准确的信息，了解宇航员暴露在辐射的数量和类型，提高我们对他们面临的风险的理解。科学家和工程师正在改进和应用利用航天器上可用的存储空间和材料来帮助降低宇航员暴露在辐射中的方法。
为了研究低地球轨道外空间辐射的健康风险，美国宇航局资助了一项研究，研究模拟宇宙射线如何影响地球实验室中的生物体。这些实验室的研究有助于NASA更好地了解空间辐射风险，并找到减少风险的方法。它还有助于确保宇航员在空间站和未来航天器上接受的辐射剂量得到正确测量。此外，这项研究有助于创造更好的材料，以保护宇航员在未来的任务中免受辐射。
研究人员也在研究暴露在辐射下的人群，以更好地了解宇航员可能面临的健康风险。
2. 隔离和禁闭
被挑选去空间站执行任务的宇航员都是经过精心挑选的。他们要接受特殊的培训，并得到持续的支持，以确保他们在6到12个月的停留期间能够作为一个团队很好地合作。这有助于确保他们能够应对长时间在太空生活和工作的挑战。
执行月球或火星任务的宇航员将面临更详细的评估、选拔和训练，因为他们将比以往任何时候都要飞得更远，而且可能停留的时间更长。在一个狭小的空间里，只有少数几个人，这意味着他们需要额外的准备来应对这种漫长而孤立的旅程所带来的独特挑战。此外，宇航员可能来自不同的国家和文化，因此理解和尊重文化差异对于团队合作良好、确保任务成功至关重要。
确保宇航员有良好的睡眠是很重要的，因为他们的生物钟会受到一些因素的干扰，比如不寻常的明暗周期、拥挤嘈杂的环境、长时间隔离的压力以及在火星上更长的时间（24小时37分钟）。
为宇航员在太空任务中可能面临的疲劳做好计划是很重要的，尤其是在繁忙的日程安排和不断变化的工作量下。为了避免无聊，NASA还考虑了宇航员在往返火星的漫长旅程中可以做些什么，这可能需要几年的时间。
宇航员之间良好的沟通和理解对任务的成功至关重要。随着时间的推移，士气和动机可能会因为各种因素而改变。这些可能包括无聊，想念亲人，或者当涉及到地球上的家庭问题时感到无助。无论任务持续多久，这些挑战都会出现。
美国宇航局利用地球空间飞行模拟进行的研究表明，隔离的长度和类型是需要考虑的重要因素。空间越小，人们与外界的接触越少，出现精神或行为问题的可能性就越大。
的关键
多年来，美国宇航局一直在研究处于隔离和密闭空间的人，并创造了防止潜在问题的方法。美国宇航局的科学家们正在使用活动记录仪等工具来跟踪运动和光线水平。这些设备有助于测量和改善睡眠和警觉性。活动记录仪是一种使用小型可穿戴设备跟踪人的运动和光照的方法。它有助于监测睡眠模式和整体活动水平。
利用LED技术制造的新型照明设备现在被用于空间站，以帮助宇航员保持睡眠周期同步。这种照明可以帮助他们改善睡眠，保持警觉，表现更好。LED灯可以改变亮度和颜色，支持人体的自然节奏，使宇航员更容易适应太空环境。一个简单的10分钟测试可以检查注意力和警觉性，看看疲劳是如何影响表现的。
宇航员写日记是在安全的空间里表达沮丧的一种方式。这些日志还有助于研究人员了解宇航员在孤立生活和工作时面临的心理挑战。科学家们正在探索虚拟现实技术，以创造平静的环境，帮助改善与世隔绝的船员的情绪。
参加有意义的活动，比如学习一门新语言或医疗技能，可以帮助预防抑郁，提振士气。宇航员可以照顾一个太空花园，这可以改善他们的心理健康。它还提供新鲜的食物，帮助清洁空气。研究人员正在研究基于地球的模拟，以弄清楚长期任务需要多少隐私和空间，在这些任务中，机组人员将共同生活在一个小型航天器中。美国宇航局还在研究如何通过研究个人和团队特征以及他们如何协同工作来选择最好的机组人员。
3. 离地球距离
空间站在地球上空240英里（约386公里）的高度运行。相比之下，月球距离地球的距离大约是空间站距离地球的1000倍。平均而言，火星距离地球约1.4亿英里（约2.25亿公里）。由于信息在火星和地球之间单向传播可能需要长达20分钟的时间，宇航员需要共同努力解决问题，并在没有NASA任务控制中心立即帮助的情况下自己找到解决方案。
重要的是要考虑在持续几年的旅行中携带什么样的食物和药品，尤其是在没有杂货店或药店的情况下。与空间站上的工作人员定期从地球上获得物资不同，前往火星的宇航员需要随身携带所有东西，包括食物、设备和医疗用品。
的关键
美国宇航局正在利用空间站上人类太空飞行的经验来了解随着时间的推移，太空中会发生什么样的医疗问题。这有助于他们了解所需的技能、工具、设备和物资，以便他们为未来的月球和火星任务做好更好的准备。
空间站上的宇航员在执行任务之前和期间已经接受了医学训练，所以他们知道如何处理出现的健康问题。例如，宇航员接受训练，使用空间站上的设备从纯净水中提取静脉注射溶液，用于医疗。机组人员还使用超声波检查彼此的器官是否有健康问题。如果有人在执行任务期间生病，他们准备进行实验室测试，以帮助诊断问题并决定最佳治疗方案。
美国宇航局正在为航天器开发一种医疗数据系统，该系统可以支持帮助医疗决策的工具。这些工具可能会使用人工智能和机器学习来更好地诊断和治疗不同的疾病。研究人员还在探索虚拟助手如何帮助宇航员在太空任务中快速发现和处理问题，尤其是在长途旅行中。
美国宇航局还致力于改进食品的制作、包装和储存方式，以确保食品在几年内保持营养和安全食用。美国宇航局还在研究能够承受太空条件并在长期任务中保持有效的药物和包装。
4. 重力领域
执行火星任务的宇航员将经历三种重力。在地球和火星之间的六个月旅程中，他们将处于失重环境中。一旦到达火星，他们将在地球上三分之一的重力下生活和工作。最后，当他们返回家园时，他们将需要再次适应地球的全重力。
从一个重力环境移动到另一个重力环境比看起来更具挑战性。它会影响宇航员感知空间的方式，影响他们的眼睛和手如何协同工作，影响他们的平衡以及他们如何移动。一些宇航员在太空中甚至可能会晕车。
在火星上着陆航天器可能很困难，因为宇航员必须适应新的重力。在失重状态下，他们可能会在站立时努力保持血压稳定，这可能会使他们感到头晕甚至晕倒。这种情况被称为“飞行后直立不耐受”。
美国国家航空航天局发现，在没有地球引力的情况下，人体的骨骼开始变弱。在太空中，通常支撑体重的骨骼每月会损失约1%至1.5%的矿物质密度。这是因为，在没有重力的作用下，骨骼不需要像以前那样努力工作，从而逐渐失去力量。当宇航员回到地球时，康复治疗可能无法完全逆转他们在太空中经历的骨质流失。然而，这并不意味着他们有更高的骨折风险。
在太空中，如果没有正确的饮食和锻炼，宇航员的肌肉质量会比在地球上损失得更快。这是因为，在微重力环境下，肌肉不需要费力地运动或支撑身体，所以肌肉会更快地衰弱。有规律的运动和适当的营养对预防这种情况至关重要。
在太空中，由于缺乏重力，体液向上移动，流向头部。这会对眼睛造成压力，导致视力问题。此外，如果不采取措施预防，宇航员患肾结石的风险可能会更高。这是因为他们可能会脱水，同时也会从骨骼中失去更多的钙，这些钙会在尿液中积聚，从而导致结石的形成。
的关键
美国国家航空航天局正在研究人体在失重状态和回到地球引力后的变化。这项研究正在帮助他们找到保护宇航员在火星任务中免受这些影响的方法。功能任务测试是用来检查和改善宇航员在有重力的星球上着陆后的平衡能力。进行精细运动技能测试，看看他们使用计算机设备的能力是否发生了变化。这些测试有助于确保宇航员在太空中能够有效地执行任务。
一项功能任务测试检查宇航员在执行基本体力任务时的表现，比如站立和行走，尤其是在太空中。精细运动技能测试衡量了手的协调性和精确性，比如使用工具或操作电脑。
仔细跟踪体内的液体运动，看它是否影响视力。宇航员在大腿上戴着压缩袖口，以保持下半身的血液，减少液体的流动。一种利用下半身负压的装置也可以帮助将液体从头部拉到腿部。下半身负压装置在下半身周围产生吸力，将液体从头部拉到腿部。在太空中，这有助于平衡流体分布。
美国国家航空航天局正在研究药物，比如柠檬酸钾，它可能有助于降低由身体变化引起的肾结石的风险。研究还表明，双膦酸盐药物可以帮助防止骨质流失。美国宇航局发明了一种有效的方法来跟踪和测量宇航员在太空中产生的尿液量。这对研究他们的健康很重要，因为它提供了有关他们健康状况的宝贵信息。
研究人员可以研究宇航员尿液中某些物质的水平，以检查他们是否有在太空中患肾结石的风险。如果需要，他们可以调整宇航员的饮食、锻炼习惯和饮水量，以帮助预防这种情况。有氧运动和力量运动有助于保持心脏强壮，增强骨骼和肌肉，保持思维敏捷，改善情绪。它们也可能有助于更好的平衡和协调。
由软件创建的虚拟锻炼伙伴可以用来鼓励宇航员在长期太空任务中保持动力和定期锻炼。这有助于他们在太空中保持健康和活跃。美国宇航局进行了一项基于地球的卧床休息研究，看看使用离心机制造人工重力是否有助于减少失重的物理影响。这可能是一种让宇航员在太空中保持健康的方法。
5. 敌意/封闭的环境
美国国家航空航天局发现，航天器内的环境对宇航员在太空中的日常生活很重要。在太空中，微生物的行为会有所不同，在宇宙飞船或国际空间站的限制下，通常生活在我们身体上的细菌更容易在人与人之间传播。这使得卫生监测变得重要。较高水平的应激激素会削弱免疫系统，使身体更容易过敏或患上其他疾病。
研究人类免疫系统在太空中的反应是很困难的，因为基于地球的模拟不能完全重现太空的条件。这意味着地面实验不足以了解太空对免疫系统的影响。
美国宇航局正在资助南极洲的研究，这可能有助于我们了解某些与太空有关的压力是如何影响人类免疫系统的。这些研究可以提供有用的见解，尽管它们发生在地球上。我们知道太空飞行会影响免疫系统，但宇航员回到地球后通常不会生病。
尽管宇航员的免疫系统仍能像预期的那样工作，但还需要更多的研究来确定太空旅行引起的变化是否会引发自身免疫问题，免疫系统会错误地攻击人体自身的健康细胞、器官和组织。除了环境如何影响免疫系统外，生活和工作空间的每一部分都必须经过精心规划和设计。为了保证船员的安全和舒适，每一个细节都至关重要。
就像没有人希望自己的家太热、太冷、太拥挤、太吵或光线太差一样，宇航员也不希望在这样的条件下生活和工作。舒适和平衡在太空栖息地也很重要。
的关键
美国宇航局使用技术检查空间站的空气质量，确保呼吸安全，不含甲醛、氨和一氧化碳等有害气体。热控制系统有助于调节温度，使宇航员在空间站里保持舒适。
科学家们分析血液和唾液样本，以检测太空任务期间免疫系统的变化和休眠病毒的重新激活。休眠病毒是指在体内长时间处于不活跃状态而不引起症状的病毒，但在某些情况下，如压力或疾病，它们会再次活跃起来。
美国宇航局使用现代科学方法研究可能使宇航员生病的微生物，帮助评估机组人员的潜在健康风险。宇航员会定期擦拭身体和空间站的不同部位，以检查生活在环境中的微生物类型。这有助于监测微生物种群。机组人员定期更换空气过滤器，清洁表面并处理水，以防止有害物质积聚引起的疾病。
宇航员被鼓励接种流感疫苗以增强免疫力，并在执行任务前被隔离，以防止他们在发射前生病。在双胞胎研究和为期一年的任务中，宇航员斯科特·凯利在太空中给自己注射了流感疫苗，而他的双胞胎兄弟在地球上注射了流感疫苗。这种疫苗在太空中也同样有效，有望用于未来的月球和火星长期任务。
双胞胎研究和一年任务是美国宇航局的一项实验，涉及宇航员斯科特·凯利和他的双胞胎兄弟马克。斯科特在国际空间站呆了一年，而马克则留在地球上。科学家们对这对双胞胎进行了研究，通过比较两者之间的变化来了解长期太空旅行对人体的影响。
总之
美国国家航空航天局正在与该领域一些最聪明的专家合作，应对这些风险和人类太空旅行的挑战。来自实验室、地面模拟和空间站任务的发现将帮助我们更好地理解这些变化，并为更长时间的太空任务铺平道路。在即将到来的阿尔忒弥斯月球轨道和表面任务中，随着这项研究的进行，将收集到更多的数据。对于未来更长时间的月球和火星任务，宇航员将受益于多年的研究，这将帮助他们不仅在太空中生存，而且在太空中取得成功。
本文作者是驻班加罗尔的国防、航空航天和政治分析师。他也是ADD Engineering Components， India, Pvt. Ltd（德国ADD Engineering GmbH的子公司）的董事。（免责声明：以上观点仅代表作者个人观点，不代表DNA的观点）
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