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太空生活很有趣:看宇航員“天宮”如何健身?

來源:泰然健康網(wǎng) 時間:2024年12月15日 19:04

  出品:科普中國

  制作:健康生活管理師

  監(jiān)制:中國科學院計算機網(wǎng)絡信息中心

  你還記得航天員王亞平、聶海勝、張曉光在“天宮一號”上過的一堂奇妙生動的太空課嗎?航天員們輕松自如,面帶笑容地為我們展示了有趣的“天宮”生活,他們在太空環(huán)境下,好像沒有一點不適應。

  這是怎么回事?不是說人體有太空反應嗎?

  別急,告訴你一個秘密:這與航天員們天天堅持“天宮”健身是密不可分的。

  太空失重對人體的影響

  我們知道,生活在地球上,人的肌肉和骨骼總是要不停地對抗重力,支撐自己的身體。然而,在太空中,由于沒有了重力的作用,人體并不需要這些對抗重力的支撐工作,但如果長時間處于這種無重力的環(huán)境,那對血液循環(huán)、骨骼、肌肉等都會產(chǎn)生不利影響,例如失重會導致血液過多流向上身,還會肌肉萎縮、骨質(zhì)丟失等。

  血液過多流向上身

  在地球上,血液循環(huán)要對抗重力,所以流向上身的血液,需要心血管系統(tǒng)“分配”更大的力來把血液泵壓上去。由于失重,流向上身的血液不需要更大的力量,但實際上人體的心血管系統(tǒng)還是按照原來比例來分配力量,所以血液就過多流向上身,尤其是腦部。

  其實不僅僅是血液,失重時人體的各種體液都會出現(xiàn)這樣的問題。這會破壞人體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定,導致頭部發(fā)脹、鼻腔堵塞、眼壓增大,味覺和嗅覺可能發(fā)生改變,甚至出現(xiàn)頭痛、惡心嘔吐、心率異常、血壓改變等。

  肌肉會萎縮

  當人體進入失重環(huán)境后,肌肉會開始萎縮,尤其是對行走、負重和地面站立起支撐作用的肌肉,例如腿部肌肉,萎縮更甚。具體表現(xiàn)在肌肉纖維尺寸減小、質(zhì)量減少。

  據(jù)科學統(tǒng)計,短期飛行課導致肌肉質(zhì)量丟失10%~20%;如不采取積極健身的對抗措施,在長期飛行中肌肉可能丟失50%!

  而另一方面,肌肉通過肌纖維的收縮活動產(chǎn)生力量。在失重環(huán)境下,人體的肌肉,包括軀干、膝蓋和肩部等部位的肌肉,力量會明顯減弱,因為這些肌肉不需要克服重力來做功,幾天不用,就出現(xiàn)“不用則廢”的現(xiàn)象了。

  骨質(zhì)會丟失

  通常,骨骼形成、生長和發(fā)育依賴于成骨細胞和破骨細胞的動態(tài)平衡。成骨細胞可以感受包括重力在內(nèi)的各種機械應力的刺激,并不斷進行相應的變化。在失重的情況下,肌肉張力降低,骨骼的負荷降低,促使成骨細胞活動的刺激沒有了,而破骨細胞的活動還在繼續(xù),因此,破骨與成骨的平衡被破壞了。骨骼被破壞的多,重建的少,導致骨質(zhì)流失,使骨骼變得脆弱。

  于是,為了減輕或避免這種因失重帶來的對身體的不利影響,航天員除了科學合理地補充營養(yǎng)物質(zhì)外,在太空健身就很必要。

  在地球和在太空運動的異同

  多地面上的健身項目,在太空艙狹小的空間和失去重力作用的環(huán)境下,是無法開展的。

  在太空中,無重力影響,任何人都可以“力大無窮”或“不堪一擊”。因此,有些鍛煉項目就無法開展。

  例如:舉重對宇航員來說是輕而易舉的,但達不到鍛煉效果;如果使用鍛煉心肺功能的普通跑步機,航天員雙腳和跑臺之間的摩擦力微乎其微,他只要在跑臺上輕輕蹬一下腿,身體就飛起來了。

  所以,太空健身要有特殊的器材。研究人員利用彈簧的彈力原理等制造了健身器材,例如拉力器用于鍛煉肩部和背部肌肉、太空自行車用于鍛煉下肢肌肉、太空特殊跑步機用于鍛煉心肺功能等等。

  隨著太空科研的進展,一些新的健身器材問世。如用骨丟失對抗儀敲打、刺激骨骼,可以減慢骨丟失速度;用下體負壓筒,對下半身施加負壓,可以促使血液向下半身流動,改變失重環(huán)境中血液朝頭部轉(zhuǎn)移。為了保證精力充沛地在“天宮”中工作,航天員每天要使用這些健身設備堅持鍛煉1~2小時。

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  本文由科普中國出品,轉(zhuǎn)載請注明“來源:科普中國”。

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