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航天医学的形成和发展
    日期:2010年11月05日    字体:【】【】【
   一 航天医学的形成
  生活在地球上的人,从生命开始到死亡,都是处于1G的重力环境中。因此,一般的生理学和医学教科书和研究中都不包括失重因素影响的内容。
  20世纪60年代后期,人类实现了载人航天。航天员在进入地球轨道后,重力几乎完全消失,处于一种失重(微重力)状态。失重对人体的生理系统有明显的影响,能否克服失重对人体的不利影响已经成为决定载人航天能否实现的关键问题,航天医学因此而产生,并随着载人航天的发展而发展。航天医学是医学中的一个新的学科分支,它主要研究航天中的各种特殊因素对人体的影响,探讨其机理及制定有效的防护措施,解决航天飞行中的一些医学问题,目的是保证航天员在太空飞行时健康有效地工作。 
  
  二 航天医学的发展进程
  可以将航天医学的研究发展分为三个阶段。
  
  1.航天准备阶段 (1945-1960) 
  在40年代末和50年代初,美国和前苏联的航空、航天医学家们对人能否在航天恶劣的环境中生存有明显的分歧,一些有名的医学和生物学家坚持认为是不可能的,他们认为人的心血管、肌肉、骨骼和免疫等系统在飞行中将失去其功能,而危害到航天员的健康和生命。而另一些生物医学专家却坚信航天是可能的,其中包括前苏联著名的专家帕林(V.V.Parin)和西萨基扬(N.M.Sisakyar),美国的阿姆斯特朗(H.G.Armatrong),及以后被誉为“航天医学之父”的休伯斯特·斯特拉格霍尔德(Hubertus.Strughold)教授。因此,此阶段的任务是观察人和动物在地面模拟失重的条件下和短暂时间的失重飞行中及超失重交替过程中关键生理指标的变化,积累有关的医学和生理学资料,确定人进行太空飞行的可能性和安全性。同时,加强航天员的选拔和训练方法的研究和实施,并选拔出身体健康、并适应各种应激环境的人成为航天员,
  在此期间,采用生物火箭和卫星进行了动物飞行实验。1946~1947年间,美国首先采用了生物火箭进行猴失重飞行的研究,失重时间仅2~3秒。前苏联1949年开始在火箭上进行一系列研究,至1959年的十年间,进行了26次火箭实验,有52只狗参加实验,失重时间最长是十分钟。1957年前苏联把小狗莱伊卡送入亚地球轨道,进行了为期1周的飞行,目的是研究航天失重环境对动物的影响。这是一次具有历史意义的动物太空飞行,宣告了航天生物医学研究新时期的到来。之后,1960~1961年还成功发射了4艘带狗的卫星。这些实验中记录的是与生命有直接关系的生理学指标,如心率、血压、呼吸和体温。实验证明动物可以很好地适应失重环境,没有出现危害动物生命的现象,这为人进入太空奠定了基础。
  
  2.飞行试验阶段  (1961~1980)
  1961年4月12日苏联航天员加加林乘“东方1号”飞船进入太空,开创了载人航天的新纪元。之后美国和苏联的航天员相继上天,同时由于载人航天技术的发展,实现了出舱活动和登月。人在航天中生活的时间也由几小时发展到了185天。在此期间广泛地积累了航天员在飞行前、中、后发生的生理变化数据,证明了人可以适应失重环境,初步了解了各个生理系统适应失重环境和返回后对重力环境适应的规律,但也观察到失重对一些生理系统产生不利的影响,尤其是心血管、肌肉和骨骼系统。此期间在地面也进行了很多有关重力生理学的研究,主要是从整体上观察模拟失重对生理系统的影响,对其变化机理进行初步的研究,及制定了一些行之有效的防护措施。在航天员选拔、训练和医监、医保方面逐渐形成了一套比较有效的、可行的方案。在轨道进行较长时间飞行的安全问题基本解决。    
  
  3.系统实验阶段(1981-) 
  此阶段是从1981年至今,并且在继续发展。这个阶段有两个特点,一个是随着航天员在空间停留的时间越来越长及星际飞行的到来,要突破人在空间长期停留的医学问题,其中最突出的是失重、辐射、心理因素对人体的影响及解决在航天中生育后代问题。第二个特点是针对航天引起的医学问题,进行深入地观察研究。在这个阶段中,空间站的建立为航天中的医学研究提供了条件,不仅可以观察长时间的生理变化,而且座舱环境增大,可以安装一些实验仪器和设备,进行航天中的研究。同时,一些医学的载荷专家也进入空间站进行医学研究,如飞行时间最长(438天)的苏联航天员就是一名医生。
  
  美国航天飞机的飞行为医学研究也提供了方便条件,它不仅有更多的航天员可以作为被试者进行医学试验,而且发射了专门进行生命科学研究的航天飞机,这样排除了其他因素的影响,使研究的结果更准确、可靠。例如,美国发射了三次进行生命科学的空间实验室,它们是SLS-1(1991),SLS-2(1993)和D-2(1993)。在这些飞行中进行了生理变化的机理性研究,发现了一些与地面实验不一致,甚至与经典的生理学理论相悖的现象,如航天员进入轨道后,中心静脉压不是如预期的那样升高,而是下降;失重时肺泡通气、灌流及通气、灌流比值的不均匀现象仅有所减轻,但仍存在;进入失重环境后,抗利尿激素不降低等。
  
  三 航天医学研究的范畴
  航天医学是在航空医学的基础上发展起来的一门科学,它是随着载人航天而产生和发展的,目的是为了研究航天过程中各种环境因素对人体的影响,探讨其机理及制定有效的对抗措施,最终达到保证航天员的生命安全,身心健康和高效地工作。
  与一般的医学相比,航天医学有其特殊性,可以用下表表示。
  航天医学是空间生命科学中的应用学科,它包括了航天实施医学(如航天员的选拔、训练、医监、医保、航天食品)和航天基础医学(如失重生理效应及其对抗措施及航天环境医学)。同时,由于在航天中,航天员要面临着多种应激因素,工作繁重,又处在远离社会,充满危险的狭小环境中,航天员的心理应激负荷很大,因此在长期飞行中航天心理学的问题也很突出。航天医学研究的目的是保证航天员安全、健康和高效的工作能力。在航天医学问题中,有很多是与工程问题结合在一起的。一些航天对人体有影响的物理因素,通过工程上的设计是可以避免或将其影响减少到最低范围的,如真空、超重、温度、噪声、振动、辐射等;同时,工程设计上的很多问题与医学也有关。所以,航天医学工程是指用工程和技术手段解决载人航天中发生的医学问题。(沈羡云)
  来源:国家航天局
  
  
  
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