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影響航天員健康的環(huán)境和心理因素

來源:泰然健康網(wǎng) 時間:2024年12月15日 01:00
    

1.環(huán)境因素

  宇宙空間是不適合人類生存的極端惡劣的環(huán)境,下面的一些因素是不利于航天員的健康的。

  輻射  地球外層的輻射環(huán)境包括電磁輻射和電離輻射。一般來說,電磁輻射(如無線電波、微波、紅外、可見光、紫外光等)貫穿物體的能力很差,對人體傷害較??;電離輻射可以直接或間接地使物質(zhì)電離或激發(fā),貫穿物質(zhì)的能力很強(qiáng),使物體材料及生物細(xì)胞受到損害,對載人航天有較大的影響。載人航天的實(shí)踐證明在近地球軌道較短時間的飛行,若沒有太陽斑的發(fā)生,謹(jǐn)慎地計(jì)劃好發(fā)射的時間,輻射對航天員的危害不大,在航天中所監(jiān)測到的航天員輻射計(jì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于為航天員制定的個人計(jì)量限值。同時,在400km的低軌道飛行時,太陽質(zhì)子事件也不會引起航天器艙內(nèi)輻射劑量率的增加,因此目前的近地球軌道飛行輻射,對航天員健康影響不大。但是,在今后的星際航行中,航天員在太空中停留時間長,宇宙射線輻射劑量增加,加上失重對人體的影響更大,輻射和失重復(fù)合效應(yīng)將會危害到航天員的健康,甚至生命。

  在已經(jīng)過去的40多年載人航天中,由于空間輻射測量和實(shí)驗(yàn)條件的限制,只是初步地測量了航天員飛行中所遇到的輻射劑量及在植物中進(jìn)行了一些生物學(xué)效應(yīng)實(shí)驗(yàn),很多輻射的生物學(xué)和醫(yī)學(xué)問題還沒有深入研究和解決。今后隨著星際航行任務(wù)的到來,空間輻射對人體的影響將成為航天醫(yī)學(xué)研究的重點(diǎn)。

  大氣環(huán)境   近地大氣環(huán)境為人類的生存提供了必要的氧氣、溫度、壓力環(huán)境,并可以防止輻射和微流星體對人體的危害。航天時,載人航天器多在200~500km的空間飛行,在這個范圍內(nèi),大氣的環(huán)境為真空狀態(tài),溫度可高達(dá)1000°C以上,這種惡劣的環(huán)境是不適合人生存的。但是,由于在航天器中設(shè)計(jì)了一套完整的航天器環(huán)境控制和生命保障系統(tǒng),它提供了一個符合人體要求的壓力、氣體濃度和溫度的大氣環(huán)境,可以確保航天員在艙內(nèi)和艙外活動時的安全、健康和高效工作。所以,從目前來看,航天大氣環(huán)境對人體危害的防護(hù)問題基本解決。

  振動  載人航天中,振動伴隨著航天的整個過程。在航天器的上升階段,振動主要是由于火箭推進(jìn)系統(tǒng)和氣動力產(chǎn)生的,振動的強(qiáng)度很大;軌道飛行階段,振動是來自于環(huán)境控制與生命保障裝置的動力系統(tǒng),由于航天員這時處于微重力的“懸浮”狀態(tài),直接接觸到振動的機(jī)會大大減少,所以振動對航天員的影響很??;在航天器的返回階段,除了受到返回過程中的氣動與氣動力產(chǎn)生的振動外,當(dāng)飛船濺落到水面,航天員也會受到水中振動的影響,此階段的振動強(qiáng)度也很大。

  失重飛行期間的振動對航天員沒有什么影響,在上升段和返回段,振動作用時間相對較短,在航天器的設(shè)計(jì)中采用了減振設(shè)計(jì),控制了振源和振動的傳播途徑,同時配備了個人防護(hù)裝具和采用了其它防護(hù)措施,所以這兩個階段的振動對航天員的健康和工作也不構(gòu)成很大的危害。

  噪聲  航天噪聲的產(chǎn)生與航天振動的產(chǎn)生相似,也分為三個階段。上升段的噪聲是由火箭發(fā)動機(jī)所產(chǎn)生的噴氣噪聲及通過大氣層附面湍流所造成的空氣動力噪聲,“阿波羅”飛船在發(fā)射后60s時噪聲最大,艙外噪聲約為162db,艙內(nèi)座椅處為125db。軌道段的噪聲主要來源于生命保障系統(tǒng)的設(shè)備、電子設(shè)備及姿態(tài)控制推力設(shè)備,軌道段的噪聲小,持續(xù)時間長,在地面容許水平內(nèi)。返回段的噪聲是由于附面層的湍流產(chǎn)生的動力噪聲,其聲壓級與發(fā)射段最大動力區(qū)噪聲相當(dāng),只是高強(qiáng)度噪聲保持較長一些時間。在航天中,由于對航天器艙內(nèi)噪聲規(guī)定了限值要求,并對航天員采取了良好的個人防護(hù)措施,因此航天噪聲對航天員的影響是很小的。

  乘員艙的化學(xué)污染  載人航天器的乘員艙是一個典型的密閉環(huán)境,艙內(nèi)存在著有害的化學(xué)污染物質(zhì),它的主要來源是人體的代謝產(chǎn)物,艙內(nèi)非金屬材料的脫氣和熱分解產(chǎn)物,艙內(nèi)儀器設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時釋放的或設(shè)備系統(tǒng)故障時泄漏的物質(zhì)。在正常飛行條件下,航天器艙內(nèi)的環(huán)境控制與生命保障系統(tǒng)可以使污染物不致超過允許水平,40多年的載人航天實(shí)踐表明這個系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是成功的,沒有發(fā)生過重大的毒理學(xué)問題。

  上述幾種因素都是危害人體的因素,但是在太空中,航天員是生活在航天器的艙內(nèi),這種密閉的艙體將人與宇宙空間隔離,艙內(nèi)有效的環(huán)境控制和生命保障系統(tǒng),為航天員創(chuàng)造了一個較舒適的生活和工作環(huán)境,因此除星際航行時的輻射問題外,其它因素對航天員健康無明顯的影響,影響人體最大的是重力的改變。

  超重  航天器在發(fā)射和返回的過程中,由于加速度的關(guān)系,出現(xiàn)了超重現(xiàn)象。通常采用G值的方法來表示。如果一個50公斤的人在1G的環(huán)境下他的體重是50公斤,在2G的環(huán)境中就成為100公斤,3G的環(huán)境是150公斤。過高的G值對人體是有害的,甚至致命。早期的火箭超重值是7~8G,新式火箭已降低到不超過5G。近年來由于推進(jìn)技術(shù)的發(fā)展,航天飛機(jī)發(fā)射時的峰值可控制在3G 水平。正常返回的最大再入過載為+4Gx~+5Gx。航天飛機(jī)再入返回時,乘員遇到的是+Gz方向的超重作用,過載不大于3G。在發(fā)射段這種超重作用對人體影響不大,航天員都能忍受。但是,經(jīng)過一段失重飛行,航天員心肺系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力下降,航天中的超重對人體還是有些影響的。

  失重  在太空環(huán)境中,其它對人體有影響的物理因素都可以通過飛船座艙的設(shè)計(jì)和有效的生命保障系統(tǒng)加以克服。但失重這個特異因素卻是人在地球上所未遇到過,而且長時間地作用于人體,它對航天員健康的影響也是最大的。

  2.心理因素

  心理障礙的表現(xiàn)  隨著載人航天事業(yè)的不斷發(fā)展,人在太空中停留的時間越來越長,現(xiàn)在已吹響了向火星和其他星球進(jìn)軍的號角,這意味著人至少要在太空中停留兩年以上。隨著飛行任務(wù)的復(fù)雜化,乘員不斷增加,也會導(dǎo)致空間站乘員人際關(guān)系和心理狀態(tài)越來越復(fù)雜,處理也越來越困難,從而造成航天員的心理障礙,影響航天員的工作和健康。因此,航天醫(yī)學(xué)家們認(rèn)為影響長期載人航天的三大要素是失重、輻射和心理。

  什么是航天員的心理障礙呢?這是由于航天員在太空飛行時,長期處在與世隔絕的太空中,密閉狹小的座艙、靜寂無聲的太空環(huán)境、規(guī)定好的交際方式、與地面有限的聯(lián)系及失重所造成的不適感,使航天員產(chǎn)生了一種被遺棄的感覺,他們出現(xiàn)了一系列的心理問題如憂慮、厭倦、抑郁、思念親人、人際之間關(guān)系緊張等。這些心理反應(yīng)如不克服,將會影響到航天員的健康和工作。從載人飛行以來,最長的飛行時間是一年,在飛行中美國和前蘇聯(lián)都采用了多種措施來防止心理障礙的發(fā)生,使心理學(xué)問題沒有嚴(yán)重地影響到航天任務(wù)的完成,但飛行中仍出現(xiàn)心理障礙,主要表現(xiàn)在思鄉(xiāng)病、恐懼癥和人際關(guān)系等方面。心理障礙對航天員的健康和工作效率也有影響,尤其在長期航天中的影響更大。據(jù)有關(guān)人員說,不管事先心理準(zhǔn)備如何,經(jīng)過何種選拔和訓(xùn)練,飛行30天后乘員之間可能產(chǎn)生敵意。一名前蘇聯(lián)航天員在談體會時說:“太空的共同飛行不會是寧靜的,我們在飛行中會有意見分歧,甚至對我的同事極為惱怒。但在失重狀態(tài)下站立不穩(wěn),想打人都很困難,有時即使感到灰心喪氣也沒辦法,只覺得非常疲勞,常不知為哪件事會引起爭論。”

  美國和前蘇聯(lián)飛行的經(jīng)驗(yàn)表明敵意不僅限于航天員之間,航天員與地面控制人員之間也會發(fā)生爭吵。航天員有時故意不接受地面人員的指揮,而想自由飛行;有的需要安靜地呆一會兒,不喜歡地面人員不斷地打擾他們;他們有時掩蓋自己的情緒和反應(yīng),當(dāng)爆發(fā)時,則將怒氣發(fā)泄到地面人員身上,以減輕他們的煩惱。這種情緒常有周期性的變化,時好時壞。

  飛行中的心理障礙常常影響到航天員工作情緒,甚至飛行任務(wù)的完成。例如地面指揮站需要德國航天員克雷蒂安在“和平”號飛行中進(jìn)行一系列的生理功能測試。測試實(shí)驗(yàn)時,需要安裝一些儀器,這名航天員抱怨實(shí)驗(yàn)太復(fù)雜,他在飛行報(bào)告中說他要花2.5小時來安裝這些儀器,復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)使人覺得像實(shí)驗(yàn)動物一樣,如果“和平”號上窗開著,他將把這些裝置扔出去。此外,美國“阿波羅—9”號的航天員在飛行中發(fā)生過激烈的爭論,最后通過協(xié)商較好地解決了不同看法,取得一致意見。但是“阿波羅—13”號上的航天員卻爭論得很激烈,并和地面指揮人員也發(fā)生爭執(zhí),以至航天員們堅(jiān)持在飛行中停止一天工作,專門解決他們之間的分歧。航天員的這種心理障礙直接影響到任務(wù)的完成。地面指揮人員為了避免爭論擴(kuò)大,造成不良的后果,曾想讓他們提前返回地面。雖然最后他們是按原計(jì)劃的日期返回,專家們?nèi)哉J(rèn)為這是一次由心理障礙造成的“失敗的飛行”。

  美國的哥倫比亞號航天飛機(jī)失事后,在國際空間站的三名航天員不能按時返回。對于航天專家來說,最擔(dān)心的不是物資的補(bǔ)充,因?yàn)槎砹_斯的“聯(lián)盟號”貨船已經(jīng)送上去的物品足夠航天員們在太空再停留一年。他們最擔(dān)心的是航天員是否能夠承受長期飛行的心理壓力。因?yàn)檫@些航天員在地面進(jìn)行的是短期飛行的心理訓(xùn)練,而沒有進(jìn)行長期飛行的心理訓(xùn)練。在2005年5月,美國的NASA就進(jìn)行了航天員在太空長時間的生活與工作是否和諧的模擬測驗(yàn),測驗(yàn)的結(jié)果表明航天員在地面有限的空間中長期生活和工作在一起,相互關(guān)系容易變得十分緊張,他們很難創(chuàng)造和諧的工作和生活的氣氛。美國NASA的航天心理學(xué)家認(rèn)為如果讓3名國際空間站的航天員在空間站呆上一年,最可怕的莫過于心理健康,航天對他們最大的心理壓力是對死亡的恐懼,當(dāng)他們想到與真空的太空相隔只有一層薄薄的艙壁,隨時都可能出現(xiàn)流星撞擊飛船、氧氣爆炸、太陽能帆板失靈、航天員突發(fā)心臟病等,這些都會使航天員產(chǎn)生恐懼的心理。

  因此,人類在征服宇宙的過程中,不僅要解決動力、運(yùn)輸方面的問題,也要解決航天員社會心理學(xué)方面的問題。如果人類能利用心理學(xué)方面的知識,使空間站中航天員的人際關(guān)系和心理健康都處于最佳狀態(tài),人類征服宇宙的能力也將隨之推進(jìn)一步。(沈羨云)

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