人类在太空有何变化?肌肉和骨质不断流失,一个动作让人面红耳赤

最近一段时间,东京奥运会、南京突发的输入性新冠疫情、河南突然遭遇的洪水灾害吸引了大家的关注,然后很多人都忘记了,我们在距离地面400公里的太空中,还有3名中国的太空人,在天宫中忙里忙外。阳历的8月15日,农历的七夕节,我国的3名太空人通过央视,向全国人民问好,并祝福全天下的有情人终成眷属,这从外太空撒来的狗粮,实在是让人猝不及防。不过,从央视的视频画面上看,3名太空人似乎都有些发福了,三人的脸颊看着明显有肿胀感,其实了解航天医学的人会告诉你,这其实是一种病,太空病,也叫航天病。

人类在太空有何变化?肌肉和骨质不断流失,一个动作让人面红耳赤

“地球是人类的摇篮,但人类不可能永远躺在摇篮里。”这是著名的俄罗斯航天先驱,齐奥尔科夫斯基说过的名言。其实人类走出地球,探索宇宙,并不仅仅是因为好奇,更重要的是为了生存。这个道理其实很简单,如今人类全部生活在地球上,而宇宙空间深邃不可预知,一旦出现意外情况,比如突然有小行星飞向地球,或者我们周边某个星系出现了超新星爆发等等宇宙灾难,人类由于全部都生活在地球上,就极有可能遭到“团灭”。而探索宇宙,移民其他星球,用一个通俗的比方就叫做:“别把所有的鸡蛋都放在一个篮子里。”如果人类能够在月球、火星或者木卫二等等星球上永久定居,那就意味着人类文明有了多个“备份”,这样即便遭到袭击,残存的人类依然可以把自己的文明延续下去,这就是生存的要义,也是人类探索宇宙最重要的目的。

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不过,就在我们踏足太空的时候,很多意想不到的新问题开始出现了:这是因为地球是有重力的一个生活环境,人类适应地球生存已经超过50万年,但是宇宙太空是一个无重力的环境,人类的身体突然暴露在这样的环境中,会出现极大的不适应,如何适应太空生活,让我们能够适应长距离的太空飞行,进而移民其他星球,这正是当前需要认真研究的太空课题之一。

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人类在太空失重环境中会出现哪些奇怪的变化呢?

首先,你的心血管系统会出现不适。这是因为人类自诞生开始就在地球上生活,我们的身体是根据地球的引力环境而“设计”出来的。这里就包括很多细节,举个例子,我们全身的血管其实厚度是不均匀的,心脏以上,包括胸腔和头部的血管壁是比较薄的,但是腹腔,特别是下肢的血管壁是比较厚的,这是因为地球对我们有重力牵引,我们在地球上时,受引力影响,血液主要集中在腹腔和下肢,因此这两个部位的血管壁会比较厚,以承担较大的血液压强,而头顶的血管就比较薄, 因为不需要承担那么大压强,而且受重力的影响,如果我们倒立,或者倒挂的话,那么血液就会向头部集中,很快我们会感觉到头部充血,面色发红发紫,甚至会出现呼吸困难等等症状,只有我们恢复正常姿势,这种不适感才会消失。

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太空中由于没有了地球引力的束缚,所以心脏向大脑和足底供血的压强是一样,但是大脑距离心脏近,而足底距离心脏远,所以我们就会有类似于在地球上倒立的那种症状:头部充血变红,呼吸困难,身体自然卷曲等。不过这种症状可以通过进入太空后不断排尿得到缓解,因为在无重力的情况下,人体不需要过多的体液来维持重力条件下的身体平衡,当过多的体液被作为尿液排出后,人体在一定程度上就可以得到恢复。不过由于失重状态,会导致人体腹腔内的各个器官也都失去引力束缚,这会对人体正常的新陈代谢产生一定的影响,比如头晕恶心,头疼嗜睡,不断放屁等等,不过总体上说,人体的适应能力还是比较强的,所以通过一段时间的调整,人体能够适应这些变化。

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其次,除了上述变化外,有一种变化是人体完全适应不了的,那就是骨质疏松。骨质疏松同样源自失重的环境。在地球上,由于人体受到引力的影响,为了摆脱引力影响实现直立行走,人体的骨骼系统进化到了一个相当强硬而且坚固的水平,能够支撑我们的身体,并抵抗地球引力。由于我们的骨骼主要是由钙质组成,所以地球引力也迫使骨骼被压得很结实,所有的钙质都以致密的形态储存在骨骼中。而进入太空后,由于失去了引力的束缚,我们身体骨骼原本所受的引力压制消失了,因此人体会适当生长,在失重状态下持续呆上几天时间,宇航员的身高普遍会增长2~3厘米,可见地球引力对人体的束缚有多大。但是在人体增高的同时,骨骼中的钙质也会随着时间一起慢慢流失。根据实测数据可知,进入太空后,人体骨骼中的钙质会以每个月平均1%~2%的水平损失。

和钙质一同损失的,还有我们的肌肉。我们的肌肉和骨骼一样,在地球重力环境中生活时,能够帮助我们对抗地球引力,而进入太空后,由于引力消失了,需要肌肉支持身体并保持运动的情况越来越少,所以肌肉也会快速萎缩,根据统计,人在太空中,肌肉会以每个月5%的水平快速萎缩,甚至比钙质的流失更可怕!所以我们看到, 很多持续飞行几十天,甚至上百天的宇航员,在返回地球后,绝大多数是被人从飞船中抬出来的,因为长期滞留太空导致的骨质疏松和肌肉萎缩,会让绝大部分太空人在回到地球后,根本无法正常站立和行走,不但需要别人抬出飞船,还需要进行相当长时间的恢复性训练。

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不过目前,人类已经找到了一些对抗骨质疏松和肌肉萎缩的办法,其中在太空中保持高强度体育锻炼是一种相对比较不错的办法,这一点在美俄太空人身上都已经得到验证,这也为将来我国的太空探索提供了宝贵的经验教训。其实除了骨质疏松和肌肉萎缩外,太空中还有太空病毒、宇宙辐射等等危险需要一一克服,总之,还有漫长而艰险的道路要走。

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页面更新:2024-04-26

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