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防止火星航天员骨丢失的措施
    日期:2010年10月29日    字体:【】【】【
  美国宇航局出版过一本名为《人类火星探险》的小册子,它简明地介绍了火星探险任务的方案。据美国喷气推进实验室的Donna Shirley说,像阿波罗登月计划一样的只是为了到月球上显示一下美国“旗子与足迹”的短期飞行计划已被放弃了,今后将进行一项长达3年的往返飞行计划。在此计划中航天员要在太空中停留30个月,其中包括在外星球上进行工作和探险。这本手册的作者认为决定此计划能否完成的关键问题之一是航天员的心理和生理的健康。
  
  长期飞行对骨骼系统的影响   
  航天飞行的实践证明,短期的太空飞行(2周)已能引起人体各生理系统出现明显的变化,随着飞行时间的延长,某些生理系统的变化将会更明显。航天医学研究的结果证明,很多生理系统,例如心血管系统、血液系统、中枢神经系统、水盐代谢系统等经过一段时间飞行都会适应失重的环境,平衡在一定水平上,不再继续变化。可是,骨骼系统不然,随着飞行时间的延长,人体中的骨钙含量在不断地减少:拉曼鲍特根据“天空实验室”航天员飞行头30天钙丧失的趋势,计算出飞行一年钙的丧失量可达300g,占体内总钙量的25%。当丢失的钙为总量的30%~50%时就会出现骨质疏松。动物实验证明大白鼠在失重飞行19天后,已经出现了骨质疏松。而且,太空飞行引起的骨密度下降在返回地球后恢复很慢,飞行时间越长,恢复越慢。
  航天医学家测量了只在太空中飞行28-84天的“天空实验室”9名航天员完成任务后第5年的骨中矿物质含量,结果均低于8名未参加失重飞行的后备航天员,以上事实提示,如果航天飞行引起的骨丢失不能恢复,那么随着年龄的增长,骨丢失将更多,航天员出现的骨质疏松可能比同年龄人早。飞行中相对骨质变化大的航天员,可能在软组织或血管中出现钙化的危险。今后,随着航天事业的发展,需要进行星际间的航行,就是到离地球较近的金星,也需要飞行18~36个月,这样长时间的飞行,将会造成更严重的骨丢失。而且,目前还没有有效的防护措施可以制止这种骨质变化。因此对于长期航天活动来说,失重引起骨丧失是最危险的因素之一。
  如果这种逐渐加剧的钙丢失持续下去,对于火星计划这样长时间的飞行来说,带给航天员的必将是一场灾难。骨质疏松的航天员在火星上着陆后,行走时的压力作用于脆弱的骨骼上,极易造成骨折。在医疗条件差的火星上,出现骨折是很危险的,也会影响火星探险任务的完成。此外,人体中钙的丢失,也会影响到身体中其它系统,例如容易发生肾结石,出现血管硬化。
  到目前为止,长期飞行到底对航天员的骨骼系统有多大的影响?火星航天员到达火星后骨骼系统会出现什么样的改变?这些问题还没有彻底澄清。国际空间站为解答这些问题创造了条件,国际空间站的长期居民在太空中至少生活几十天。观察这些航天员飞行后的骨骼情况,就可以回答以上问题。因此,在国际空间站任务中安排了一项医学研究——长期太空飞行对中轴骨骨质丧失的评价。这项研究的被试者是国际空间站第2-6批长期考察组的航天员,对照组是120名年龄35-45岁的不同性别的成年人。该项研究采用了多种测量骨骼系统变化的方法,测量了飞行前、飞行后即刻和飞行后1年时航天员的骨质,同时测量了对照组骨质的变化。从飞行前后骨质的变化可以说明长期飞行的影响,与地面对照组骨质情况的比较,可以说明恢复情况。此实验结果不仅可以使航天医学家们了解长期太空飞行对骨骼系统的影响,而且为今后防护措施的制定提供了依据。
  
  骨质丢失的防护措施
  太空飞行中的失重引起骨质丧失的主要原因是重力消失,压在人体骨骼上的力减少了,骨骼系统中的感受器认为骨骼不再需要那么多的钙了,它将这个错误的信息传到中枢神经系统,中枢神经系统就会命令人体的调节系统,通过排尿,将“多余的”钙排出体外。为了防止骨质丧失的发生,就得对骨骼施加“重力性的压力”。当然,最好的方法是人工重力,但是由于技术上的困难,目前在航天中还无法采用人工重力作为防护措施。运动可以对骨施加压力,尤其是跑步。与划船和骑自行车等运动相比,跑步产生的冲击力最大,这种冲击力对维持骨密度有很重要的作用,所以为火星航天员挑选的首选运动器械是太空跑台。目前,太空跑台已经运用到航天中,作为一种防护措施。此外,还有其它的运动装置,如自行车功量计、拉力器、企鹅服等。改进航天员的食谱和服用一些药物也是防止火星航天员骨质丧失的措施之一。但是,直到目前为止,还没有研究出可以完全防止失重引起骨质丧失的好方法。航天医学家们正在朝此方向努力,希望在人类进入火星前,解决此问题。(国家航天局网特约撰稿/沈羡云)
  
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