空間站上的宇航員每天要花費(fèi)數(shù)小時(shí)保護(hù)他們的身體免受微重力的不良影響，而前往火星的任務(wù)又給我們帶來了一個(gè)全新的挑戰(zhàn)。
NASA宣布，準(zhǔn)備在本世紀(jì)30年代中期向火星發(fā)射第一批人類。盡管已經(jīng)有許多機(jī)器人前往火星執(zhí)行任務(wù)，但要揭開火星上是否曾經(jīng)存在生命這個(gè)謎題，仍然需要人類親自探索。
人體嚴(yán)重依賴于重力
事實(shí)上進(jìn)入太空并不像聽起來那么有趣，因?yàn)樗鼤?huì)讓人體付出高昂的代價(jià)。人類依賴地球引力來維持每個(gè)身體器官和系統(tǒng)的正常功能。特別是，骨骼肌系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)的正常功能高度依賴于重力。
我們每走一步，都要對(duì)抗重力才能把身體抬起來。我們與地面的接觸則為我們的腳提供了反作用力。這些力都是必要的，它們足以幫助我們保持腿部和臀部的骨骼肌系統(tǒng)的活性和相對(duì)強(qiáng)壯。
此外，在太空中呆很長(zhǎng)時(shí)間的人會(huì)變高，這是因?yàn)榈厍蛞Σ辉俦３旨怪氖軌籂顟B(tài)。雖然聽起來很有吸引力，尤其是對(duì)身高有點(diǎn)自卑的人，但是這個(gè)過程實(shí)際上是痛苦的，而且會(huì)增加椎間盤突出的患病風(fēng)險(xiǎn)。
太空低引力環(huán)境有害健康
我們?cè)诘厍蛏峡偸窃谔?、坐和站這三種姿態(tài)之間切換，由于重力的作用，每一種姿勢(shì)都會(huì)改變我們血液的位置。當(dāng)我們站起來的時(shí)候，我們身體里的血液會(huì)流到我們的腿上，這意味著心臟必須努力把血液泵回我們的頭部，這樣我們才不會(huì)暈倒。
在太空中，我們的身體呈一種漂浮的狀態(tài)，大部分血液都懸在我們的胸部和頭部周圍。這意味著心臟不再需要像以前那樣努力工作。因此，當(dāng)宇航員從太空返回時(shí)，他們就很容易產(chǎn)生暈厥感。
低引力環(huán)境不僅會(huì)影響他們的生理機(jī)能，還會(huì)影響他們?cè)趫?zhí)行太空任務(wù)時(shí)做出關(guān)鍵決策的能力。然而，我們也可以通過一些方法幫助他們減少回到地球后恢復(fù)正常生活所需的時(shí)間。
國(guó)際空間站目前的對(duì)策
一、體育鍛煉
宇航員每天要進(jìn)行近2小時(shí)的鍛煉，其中一半是阻力訓(xùn)練，另一半是有氧訓(xùn)練。他們使用先進(jìn)的阻力健身裝置（ARED）進(jìn)行力量鍛煉，還會(huì)借助CEVIS（固定式健身腳踏車）和T2（帶有安全帶的跑步機(jī)）進(jìn)行有氧運(yùn)動(dòng)。
二、補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)及藥物
考慮到空間站的宇航員沒有直接暴露在陽(yáng)光下，因此他們每天需要補(bǔ)充鈣和維生素D。沒有維生素D，我們的身體就不能有效地吸收鈣，而鈣對(duì)保持強(qiáng)壯健康的骨骼至關(guān)重要。
在地球上，骨骼是通過成骨細(xì)胞與破骨細(xì)胞之間的平衡來保持健康的。在太空中，人體似乎趨向于產(chǎn)生更多的破骨細(xì)胞。宇航員會(huì)服用一種叫做雙磷酸鹽的藥物，它可以減少破骨細(xì)胞，幫助人體恢復(fù)兩者之間的平衡。
三、特制服裝
在太空中“成長(zhǎng)”會(huì)帶來問題，比如說，宇航員會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)高無(wú)法坐入聯(lián)盟號(hào)航天飛機(jī)的座位里。俄羅斯發(fā)明了一種“企鵝”套裝，這是一種借助松緊繩給身體加壓的服裝。宇航員在離開空間站前都會(huì)穿上，來幫助他們壓縮脊柱。
有研究表明，這套衣服有助于增強(qiáng)腿部肌肉的活動(dòng)，并且增加氧氣消耗。這表明松緊帶對(duì)骨骼肌系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)提供了額外的“壓力”刺激。
未來火星任務(wù)需要考慮的對(duì)策
空間站這些應(yīng)對(duì)措施對(duì)宇航員的健康都至關(guān)重要，但目前宇航員在空間站的停留時(shí)間一般不超過6個(gè)月。如果美國(guó)宇航局打算把人類送上火星，他們將不得考慮如何更長(zhǎng)時(shí)間地抵抗微重力的不利影響。
此外，空間站及其所有組成部分大約有足球場(chǎng)那么大，而飛往火星的宇宙飛船將會(huì)小得多。這意味著飛船上不太可能擁有像空間站上那樣的傳統(tǒng)鍛煉設(shè)備。
鍛煉是必不可少的
在未來所有前往其它星球的任務(wù)中，鍛煉無(wú)疑必將占據(jù)重要位置。但什么才是保持宇航員健康的最有效鍛煉方式，目前仍有爭(zhēng)議。
今年早些時(shí)候研究人員發(fā)現(xiàn)，在火星引力環(huán)境下跳躍高度超過15厘米時(shí)，雙腳與地面的作用力與在地球上奔跑時(shí)相同。這足以幫助宇航員們達(dá)到保持骨骼和肌肉健康的目的。
人造重力與離心力
解決重力缺乏的最好方法就是重新創(chuàng)造重力。歐洲航天局此前開展的臥床休息運(yùn)動(dòng)的研究表明，每天在1g離心力下待30分鐘，可保持腿部肌肉的力量，并且能夠?qū)⑴P床休息5天后站立時(shí)的頭暈感向后推遲。
雖然這一研究結(jié)論給我們帶來了非常有希望的數(shù)據(jù)，但是攜帶一臺(tái)離心機(jī)進(jìn)入宇宙的后勤工作仍然具有挑戰(zhàn)性。科學(xué)家們將繼續(xù)探索如何才能更好的將離心機(jī)集成到火星探測(cè)器上。
可穿戴技術(shù)
雖然我們不能通過衣服來重建重力，但我們可以借助企鵝服一樣的衣物或裝置提供阻力和壓力刺激。除了俄羅斯的企鵝裝，歐洲航天局也研發(fā)了一款“緊身衣”。這種緊身衣由麻省理工學(xué)院的工程師設(shè)計(jì)，比企鵝裝更舒適，并能為身體提供更多的彈性阻力。
神經(jīng)肌肉電刺激
這個(gè)聽起來可不怎么吸引人。但是考慮到神經(jīng)肌肉電刺激裝置緊湊、便于攜帶的特點(diǎn)，它也成為科學(xué)家們研究的課題。最近的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，每天接受兩次時(shí)長(zhǎng)40分鐘的電刺激能夠保持大腿肌肉的正常大小。
任重而道遠(yuǎn)的防輻射研究
除了重力降低之外，主要的問題就是宇宙輻射，其輻射量可能高達(dá)地球的700倍，這會(huì)導(dǎo)致人們的癌癥風(fēng)險(xiǎn)顯著增加。目前在空間站上，宇航員通常會(huì)受到保護(hù)遠(yuǎn)離輻射傷害，這是因?yàn)榭臻g站仍然在地球磁層內(nèi)。
歐洲航天局聲稱，我們對(duì)空間輻射的風(fēng)險(xiǎn)仍然缺乏了解，其長(zhǎng)期影響仍然未知。毫無(wú)疑問，我們需要將各種措施結(jié)合起來才能保證宇航員的健康，這也是未來科學(xué)家們將繼續(xù)探索的課題。
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