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宇航员在太空中为什么会生病?

太空飞行对人体和健康提出了诸多挑战。了解专家们如何努力减轻未来宇航员的副作用。

Katie Liu
作者:Katie Liu
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一名女宇航员在飞行前准备期间测试宇航服相机并听取指示图片来源:Frame Stock Footage/Shutterstock

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1968 年,阿波罗 7 号将三名宇航员送入太空,成为阿波罗计划的首次载人飞行。但在飞行约 15 小时后,宇航员沃利·希拉开始出现重感冒的症状,随后他的其他队员也出现了类似症状。在繁重的工作量之上,还要应对流鼻涕和鼻塞等症状的困扰,这简直是 痛苦 的根源。

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考虑到宇航员为任务进行的广泛训练和筛选,以确保他们的健康状况最佳,他们更有可能在太空中生病似乎有些讽刺。幸运的是,研究人员正在努力了解宇航员生病的方式和原因,以及如何减轻对现在和未来太空探索的风险。

在外太空会发生什么?

据美国宇航局免疫学家 Brian Crucian 称,在太空中会表现出不同类型的临床事件。有感冒、喉咙痛、异常过敏甚至皮疹——这对于健康个体来说是意想不到的结果。

位于休斯顿的约翰逊航天中心的美国宇航局 人类研究计划 (HRP) 的科学家们正在研究器官功能在太空中发生变化的具体原因以及这些症状的根本原因。

在太空中的副作用是什么?

太空飞行的危害包括宇宙辐射、微重力和心理隔离,它们会带来严峻的 副作用。例如,人体是在持续重力环境下进化而来的。在太空中没有了重力,许多我们日常需要对抗的压力源都消失了。这意味着心脏工作量减少,血液不再被吸到底部。

宇航员随后会经历类似于地球上衰老的过程。肌肉和骨骼都会萎缩。辐射使宇航员有患癌症的风险。在轨道上,日出日落大约每 15 次飞过,因此在没有干预的情况下,没有明确的方法来维持正常的昼夜节律。

更不用说由一种叫做 空间适应综合征 的疾病引起的恶心了。


阅读更多:在太空中度过时光会损害人体,但科学家们正在努力


我们在太空中的免疫系统如何?

由于太空不是发生医疗紧急情况的地方,专家们正在研究太空飞行如何影响免疫系统。

“太空飞行中会发生各种奇怪的事情,而普通人或人体生理机能并不习惯,”JES Tech 的病毒学家 Satish Mehta 说。

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一个奇怪的效应是免疫细胞的整体运作方式。T 细胞和自然杀伤 (NK) 细胞是我们免疫系统的防御者,它们在太空飞行期间功能会减弱。这种减弱会重新激活通常处于潜伏状态的病毒。免疫系统减弱还会导致轻微疾病、过敏发作,甚至皮疹,这些都在一些宇航员病例中被观察到。

渥太华大学副教授 Odette Laneuville 的一项近期研究也探讨了免疫问题。在对国际空间站上的宇航员进行了为期六个月的旅行前后以及旅行期间的血液样本测试后,Laneuville 和她的团队发现,大约 100 种与免疫相关的基因在太空中活性下降。

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一个积极的方面是,虽然免疫系统在太空中生产力有所下降,但一旦宇航员返回地球,它最终会恢复正常状态。然而,科学家们正在努力应对的是在太空中的情况。

为什么免疫系统在太空中会发生变化?

身处新环境意味着身体必须快速适应。例如,微重力和太空辐射暴露的独特组合要求免疫系统快速适应新情况。

重力

在太空中,由于重力不再将血液和体液吸向下肢,它们会向上转移。身体的反应是降低血容量以恢复体内平衡。Laneuville 的研究观察到的免疫相关基因活性下调的一个解释是,循环红细胞和白细胞的数量也必须减少——因为在较少量的血液中有太多这些细胞。这反过来会影响免疫系统如何进行防御

压力

压力也是一个附加因素。太空任务的风险很高,从发射到着陆。在一个身体和社交上孤立的环境中,远离亲人,许多自然节律被打乱,承受持续的压力,这给身体带来了沉重的负担。

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旅行时间

飞行时长也会对宇航员产生影响。大多数短途太空飞行都在航天飞机上进行,而发射本身就是一个巨大的压力源。身体需要时间来适应太空,但由于航天飞机任务时间很短,宇航员无法适应。

“可能需要 30 到 45 天——这 varies——船员才能达到我们所说的‘太空常态’,”Crucian 说。“短途任务从未真正摆脱那个阶段。”

另一方面,长期任务通常持续六个月,这足以让宇航员安顿下来。

Aegis Aerospace Inc. 的运动免疫学家和病毒学家 Douglass Diak 表示,最终,在太空中生病并不是单一的简单原因。

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“这是身体持续、慢性压力的结果,导致免疫系统减弱和潜伏病毒再激活——通常是无症状的,”Diak 说。“但我们将其作为一种生物标志物,表明免疫系统正在失去像在地球上那样控制这些病毒的能力。”


阅读更多:太空任务对宇航员大脑产生持久影响

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身体健康并非唯一处于风险中的

毋庸置疑:当我们身体不适时,我们也会感觉不好。史密森尼国家航空航天博物馆的策展人 Jennifer Levasseur 表示,阿波罗 7 号也显示了太空如何影响心理健康。

“关于疾病,我们还应该考虑它如何影响一个人的心理表现和心理情感状态,”Levasseur 说。“生病在一个你必须持续表现的地方确实是一种损害。你不能在任何时候都不能做好准备。”

此外,远离家人和朋友也很难。国际空间站距离海平面约 250 英里——比从休斯顿到达拉斯的单日行程稍长一些——但从太空中没有快速回家的方式。

她还提到了美国宇航局在 2010 年进行的一项研究,该研究分析了 10 名宇航员的日记,让他们能够深入(且匿名地)了解他们在长期太空飞行中的心理、士气和行为。船员们写了从工作量、人际关系和冲突到食物沮丧等各种事情。

“我们对一直吃鸡肉感到厌倦,但没关系,”一位宇航员写道。

“太空中的健康理念是非常整体的,”Levasseur 说。“不仅仅是身体上的,因为有很多不同的方式,我们知道我们的心理和身体健康相互影响。”

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如何在太空中照顾自己

NASA 正在开发的许多用于保护宇航员的对策并不一定是太空独有的。它们提倡诸如每日锻炼、维生素补充剂和清洁的居住环境等做法。

“我们在 JSC 采用和正在研究的对策,老实说,和你在这里能想到的在地球上的做法一样:改善营养、改变饮食、增加宏量营养素、更多的水果和蔬菜,”Diak 说。“基本上,你的医生会给你说的,能帮助你在地球上保持健康的事情。”

锻炼是关键。锻炼可以将我们周围组织的免疫细胞转移到血液中。随着更多的免疫细胞巡逻,患病的几率更高。最重要的是,锻炼可以维持肌肉和骨骼,这些在太空中都处于危险之中。

在精神方面,宇航员在工作时间表之外还有休息时间。锻炼可以提供精神上的休息,但宇航员也有指定时间与家乡的家人联系。Levasseur 说,他们还可以带书或硬盘驱动器(里面装有他们喜欢的节目)到空间站。

“这是宇航员必须应对的无数问题,”Diak 总结道。“所以我们必须用无数的解决方案来应对。”


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  • Katie Liu

    Katie Liu

    Katie Liu 是一位科学记者,为 Discover Magazine 撰稿,报道人类健康、考古学、环境和太空探索的科学研究。

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