從神舟五號(hào)“一人一天”的天地往返,到如今一年兩發(fā)載人飛船、航天員在空間站“駐留半年”的常態(tài)化駐留——在15次載人飛行任務(wù)中,李瑩輝所在的航天醫(yī)學(xué)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室對(duì)航天員的健康狀況進(jìn)行了全過程的持續(xù)跟蹤研究。
在軌期間,失重環(huán)境會(huì)對(duì)人體發(fā)起哪些生理挑戰(zhàn)?科研團(tuán)隊(duì)如何構(gòu)建全周期防護(hù)體系?航天員返回地球后,又需經(jīng)歷怎樣的“重力重塑”過程?這一連串問號(hào)背后,是中國(guó)航天醫(yī)學(xué)不斷前行的探索軌跡。
城市周刊:航天員進(jìn)入太空后會(huì)有失重反應(yīng),尤其在神舟二十號(hào)航天員乘組中,有兩位第一次進(jìn)入太空的新同事,他們會(huì)有哪些不適?這種不適將要持續(xù)多久?會(huì)不會(huì)對(duì)工作產(chǎn)生影響?
李瑩輝:在太空失重環(huán)境下,人體會(huì)脫離地心引力束縛,呈現(xiàn)飄浮狀態(tài)。由于個(gè)體體質(zhì)與前庭功能存在差異,每位航天員對(duì)失重的生理反應(yīng)也不盡相同。部分航天員對(duì)失重刺激較為敏感,而另一些則相對(duì)耐受。
當(dāng)人體首次進(jìn)入失重狀態(tài)時(shí),由于重力消失導(dǎo)致體液重新分布,原本受重力作用向下半身聚集的體液會(huì)迅速向頭部和上半身轉(zhuǎn)移,同時(shí)這一重力變化會(huì)引發(fā)前庭運(yùn)動(dòng)病和空間失定向等癥狀,通常表現(xiàn)為頭暈?zāi)垦!盒膰I吐、方向感知障礙等,是航天員進(jìn)入太空后最早出現(xiàn)的適應(yīng)性反應(yīng)。
為幫助航天員更好地應(yīng)對(duì)失重環(huán)境,航天員在上太空前的準(zhǔn)備中會(huì)開展針對(duì)性的適應(yīng)訓(xùn)練。當(dāng)航天員初入太空時(shí),為避免因失重導(dǎo)致的動(dòng)作失衡,通常會(huì)采取輕柔緩慢的動(dòng)作方式,一邊適應(yīng)太空失重環(huán)境,一邊與先前駐留的乘組開展全面嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鹘唤印?/p>
這些失重反應(yīng)具有顯著的個(gè)體差異,部分航天員僅會(huì)產(chǎn)生輕微的頭暈不適,癥狀較輕者通過短暫休息即可緩解,如午睡或一夜睡眠后便能恢復(fù)。從醫(yī)學(xué)角度來看,這些反應(yīng)屬于正常身體調(diào)節(jié)過程,是人體適應(yīng)太空環(huán)境的必然現(xiàn)象,不會(huì)對(duì)航天員身體健康造成任何傷害。
城市周刊:在太空任務(wù)執(zhí)行過程中,航天員王浩澤呈現(xiàn)出較為顯著的“浮腫”狀況,航天員蔡旭哲好像未出現(xiàn)類似明顯癥狀。這一差異是否是由個(gè)體生理特性的不同所導(dǎo)致的呢?
李瑩輝:事實(shí)上,失重反應(yīng)存在顯著的個(gè)體差異。正是得益于我國(guó)自主培養(yǎng)的航天員隊(duì)伍和積累的一手?jǐn)?shù)據(jù),我們發(fā)現(xiàn)每個(gè)人對(duì)失重環(huán)境的生理響應(yīng)各不相同;甚至同一航天員身體左右上下的不同部位,在面對(duì)失重時(shí)的反應(yīng)也存在差異。這就要求我們必須采用“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”的精細(xì)化方式,逐一攻克相關(guān)問題。
航天員王浩澤確實(shí)存在比較明顯的“浮腫”現(xiàn)象,其實(shí)并不是真正的浮腫,這正是典型的體液頭向分布效應(yīng)。在地球重力環(huán)境下,人體約三分之二的體液位于心臟水平面以下。而進(jìn)入太空失重環(huán)境后,失去重力束縛的體液會(huì)逐漸向頭部轉(zhuǎn)移。這種體液分布的變化并非瞬間完成,而是一個(gè)慢潴留的過程。航天員剛進(jìn)入太空時(shí),這種變化往往并不顯著,但隨著時(shí)間推移,經(jīng)過一個(gè)月左右,這種現(xiàn)象就會(huì)逐漸顯現(xiàn)。當(dāng)航天員返回地球后,隨著身體經(jīng)過重力再適應(yīng),這些現(xiàn)象將自然消退。
城市周刊:神舟十九號(hào)乘組返回地球后,目前身體狀態(tài)如何?他們?cè)诜祷睾笮枰鯓踊謴?fù)和重新適應(yīng)地球環(huán)境?
李瑩輝:目前,神十九乘組的身體狀態(tài)非常好。在軌期間,他們?cè)诟咝ч_展空間站科學(xué)實(shí)驗(yàn)、完成繁雜站務(wù)維護(hù)工作的同時(shí),也在按照既定的失重防護(hù)方案進(jìn)行各種鍛煉。
從太空失重環(huán)境回到地球后,首先需要進(jìn)行重力適應(yīng)。所以,在返回地球前和剛回來后,要適當(dāng)補(bǔ)充一部分體液,讓航天員的身體狀態(tài)能夠盡快恢復(fù);另外,通過各種動(dòng)作訓(xùn)練,讓航天員能盡快找到腳踏實(shí)地的感覺,而不是飄浮在太空中,這需要航天員的神經(jīng)系統(tǒng)建立起“回到地球”的環(huán)路,更好地適應(yīng)地球環(huán)境。當(dāng)然,這個(gè)適應(yīng)的速度很快。
城市周刊:隨著中國(guó)載人登月工程穩(wěn)步推進(jìn)、各項(xiàng)籌備工作如火如荼開展,執(zhí)行登月任務(wù)的航天員肩負(fù)著前所未有的使命與挑戰(zhàn)。相較于空間站任務(wù),登月對(duì)航天員的身體素質(zhì)、生理機(jī)能等方面提出了哪些更高的要求?
李瑩輝:相較于空間站的失重環(huán)境,月球表面呈現(xiàn)出獨(dú)特的低重力特性,這使得載人登月任務(wù)對(duì)航天員提出了截然不同的挑戰(zhàn)。在空間站中,航天員習(xí)慣了無重力飄浮的活動(dòng)方式;而在月球表面,航天員必須在僅為地球六分之一的重力條件下,重新建立重心姿態(tài)穩(wěn)定控制體系。
回顧阿波羅登月任務(wù),航天員也常因不適應(yīng)低重力環(huán)境而意外跌倒。這一現(xiàn)象充分說明,低重力環(huán)境下的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性控制已成為載人登月任務(wù)的難點(diǎn)。對(duì)于未來執(zhí)行登月任務(wù)的航天員而言,如何在低重力環(huán)境中保持身體平衡、精準(zhǔn)控制姿態(tài),將是失重防護(hù)的重中之重。
用熱愛書寫星辰答卷
1996年,我踏入中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心,投身于航天員的健康防護(hù)和利用空間環(huán)境條件下研究人對(duì)空間環(huán)境的適應(yīng)。換句話說,我的工作核心就是預(yù)判航天員在軌飛行期間身體可能遭遇的失重帶來的影響,精準(zhǔn)捕捉其身體機(jī)能的各種變化,并研究制定科學(xué)有效的防護(hù)策略。
李瑩輝 國(guó)際宇航科學(xué)院院士,中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心研究員,中國(guó)載人航天工程航天員系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師,航天醫(yī)學(xué)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。
在載人航天事業(yè)的發(fā)展進(jìn)程中,航天對(duì)科技的牽引和驅(qū)動(dòng)愈發(fā)顯著。載人航天任務(wù)往往會(huì)遭遇前所未有的挑戰(zhàn)——那些在地面環(huán)境中未曾出現(xiàn)的特殊難題,在太空中卻會(huì)帶來一系列的技術(shù)問題。
以跑步這一看似簡(jiǎn)單的日常動(dòng)作為例,航天員需要在太空失重條件下實(shí)現(xiàn)發(fā)力的精準(zhǔn)控制與均勻分布。在地球上,人體206塊骨頭與639塊肌肉能夠自然協(xié)調(diào)配合,形成連貫流暢的動(dòng)作;而在太空,由于缺乏重力牽引,航天員的運(yùn)動(dòng)呈現(xiàn)出“觸一點(diǎn)動(dòng)一點(diǎn)”的特性,無法實(shí)現(xiàn)在地球上那樣的“觸一點(diǎn)動(dòng)一片”的有機(jī)耦合。
這一特殊現(xiàn)象,要求科研團(tuán)隊(duì)在航天員健康保障技術(shù)上,點(diǎn)對(duì)點(diǎn)地做到精準(zhǔn)到每一塊肌肉,確保航天員在返回地球后,身體機(jī)能仍能保持協(xié)調(diào)健康。在攻克太空難題的過程中,將進(jìn)一步催生智能化、自動(dòng)化技術(shù)的創(chuàng)新需求,以及對(duì)人體生理機(jī)制的更深層次研究。隨著我國(guó)載人航天任務(wù)在軌時(shí)間不斷延長(zhǎng),科研團(tuán)隊(duì)對(duì)這些技術(shù)難題的認(rèn)知也在持續(xù)深化,每一次探索都為后續(xù)任務(wù)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn),推動(dòng)著航天醫(yī)學(xué)技術(shù)邁向新的高度。
航天作為一個(gè)極具特殊性的科研平臺(tái),其與地面截然不同的環(huán)境,為醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)研究打開了全新的視角。在太空中,我們得以更好地理解和解讀生命在不同環(huán)境下的適應(yīng)特征。參與航天任務(wù)的航天員均經(jīng)過嚴(yán)苛篩選,屬于極為健康的群體,但即便如此,進(jìn)入失重環(huán)境后,他們?nèi)詴?huì)面臨一系列醫(yī)學(xué)挑戰(zhàn),諸如骨密度流失、肌肉萎縮等問題。
對(duì)這些航天員特有的醫(yī)學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行深入研究與解讀,不僅有助于保障航天員的健康,更為探索大眾疾病的發(fā)生發(fā)展規(guī)律提供了寶貴的啟示與借鑒。因此,航天事業(yè)一方面要持續(xù)優(yōu)化保障體系,助力航天員實(shí)現(xiàn)更健康、更持久的太空飛行;另一方面,需將航天領(lǐng)域積累的理論成果、先進(jìn)技術(shù)與創(chuàng)新方法,回饋于大眾健康領(lǐng)域,推動(dòng)醫(yī)學(xué)進(jìn)步與全民健康事業(yè)發(fā)展。
原標(biāo)題:《從 “一人一天” 到 “半年駐留”,航天員們?nèi)绾螒?yīng)對(duì)失重挑戰(zhàn)?》
欄目主編:龔丹韻
文字編輯:肖雅文
本文作者:解放日?qǐng)?bào) 余晨揚(yáng) 俱鶴飛