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2025-03-18 11:00:00閱讀時長5分鐘2034字

太空旅行宇航員健康太空輻射微重力隔離和心理壓力返回地球恢復低磁場影響知識空白太空生育近期研究

華盛頓 - 人類的身體并不是為太空飛行而設計的，因為太空中的微重力環(huán)境、高能輻射暴露以及其他問題都會對人體造成許多生理變化，從而影響宇航員的健康。

這個問題在最近一次任務中再次引起關注。這次任務是為了將被困在國際空間站長達九個月的宇航員巴奇·威爾莫爾和蘇尼·威廉姆斯送回地球。以下是關于太空旅行對人體健康影響的一些解釋。

為什么太空旅行對身體有挑戰(zhàn)？

人類的身體經(jīng)過數(shù)百萬年的進化，已經(jīng)適應了地球的環(huán)境，包括其重力、大氣成分和相對較低的輻射水平。

太空旅行使人們暴露在一個完全不同的環(huán)境中，特別是在長時間暴露的情況下，會帶來一系列生理和心理上的挑戰(zhàn)。根據(jù)匹茲堡大學空間生物醫(yī)學中心主任阿夫辛·貝赫什蒂博士的說法，這些挑戰(zhàn)尤為突出。

根據(jù)紐約威爾康奈爾醫(yī)學院教授克里斯·梅森的說法，隨著研究人員尋求新的對策來保護太空旅行者，需要更多關于不同健康背景的宇航員在不同類型的太空任務中所經(jīng)歷的數(shù)據(jù)，以便繪制出個性化的風險概況和緩解策略。

太空輻射的危害是什么？

與地球上由大氣層和行星磁場提供的屏蔽作用不同，宇航員在太空中會暴露于高能宇宙輻射。這可能導致DNA損傷、增加癌癥風險、神經(jīng)退行性疾病、心血管問題和免疫系統(tǒng)失調。

地球的磁層——即受行星磁場主導的空間區(qū)域——為在低地球軌道上執(zhí)行任務的宇航員提供了一些保護。但對于前往月球或火星等更遠目的地的宇航員來說，他們將面臨更高的輻射劑量。

微重力的影響是什么？

重力在調節(jié)身體功能方面起著關鍵作用。根據(jù)貝赫什蒂博士的說法，缺乏重力會觸發(fā)廣泛的生理適應。

在沒有重力的情況下，體液會向上移動，導致面部腫脹和顱內壓力增加，進而影響視力。由于缺乏重力帶來的機械負荷，骨骼和肌肉會出現(xiàn)骨密度損失和肌肉萎縮。

此外，心血管系統(tǒng)也會發(fā)生重大變化，包括返回地球后難以調節(jié)血壓。長時間暴露在微重力條件下還會對前庭功能（內耳感知運動和方向的能力）產生影響，可能導致平衡和協(xié)調問題。

隔離和心理壓力怎么辦？

長時間的太空任務要求宇航員生活在封閉且孤立的環(huán)境中，社交互動有限，自然刺激也較少。據(jù)貝赫什蒂博士稱，這可能會導致心理壓力、睡眠障礙、認知能力下降和情緒障礙。

在空間站或其他未來前往火星等地的長途任務中，長時間的隔離和近距離生活可能會加劇人際沖突，進一步影響心理健康和任務表現(xiàn)。

返回地球后會發(fā)生什么？

宇航員返回地球后的恢復情況很大程度上取決于任務的持續(xù)時間。對于在低地球軌道進行幾天的短期任務，大約95%的生物損害在返回后可以逆轉。

對于在國際空間站（ISS）上度過幾個月的宇航員來說，恢復程度似乎與其在太空的時間成正比。

許多生理系統(tǒng)逐漸恢復正常，但有些問題仍然存在。例如，與太空飛行相關的神經(jīng)眼綜合癥（SANS）會導致視力受損，這是由于微重力引起的體液轉移和顱內壓力變化對眼睛的影響。研究表明，細胞內的線粒體功能障礙在SANS中起著一定作用。一些宇航員可能會出現(xiàn)持久的視力損傷，需要佩戴矯正鏡片。

關于長時間深空任務的影響，宇航員將面臨更高的太空輻射和長時間的微重力環(huán)境。如果沒有有效的對策，恢復可能會變得困難。研究人員正在積極開發(fā)基于線粒體的對策，以減輕太空引發(fā)的損害。

低磁場的影響

新興證據(jù)表明，低地球軌道中存在的低磁場可能對健康構成風險。

在地球上，人們不斷暴露在地磁場中，其強度遠高于太空中的磁場。最近的研究表明，像太空這樣的極低磁場環(huán)境可能會影響細胞和分子層面的生物過程。這有可能影響晝夜節(jié)律（每天周期的變化）、細胞修復機制和神經(jīng)系統(tǒng)功能。

我們還缺少哪些知識？

關于太空飛行如何影響人類健康的理解仍存在許多空白。相對而言，我們對它如何影響肺功能知之甚少。

雖然已知太空輻射會增加癌癥風險、加速衰老并誘導細胞損傷，但具體的生物學機制仍不清楚。

研究顯示，線粒體在太空飛行引起的健康效應中起著核心作用。然而，線粒體在太空中的適應和功能障礙的具體機制仍然是一個活躍的研究領域。

科學家們還缺乏對長時間微重力、輻射暴露和隔離如何影響認知功能、心理健康和神經(jīng)可塑性（大腦改變和適應的能力）的全面理解。

在太空中生育的問題

另一個重要的知識空白是如何太空飛行影響人類的生殖和胎兒發(fā)育。根據(jù)貝赫什蒂博士的說法，關于太空中的生殖健康的研究非常有限，主要涉及動物如小鼠。人類生育能力、胚胎發(fā)育和長期太空居住跨越幾代人的完整影響仍然未知。這一點在人類考慮未來的太空殖民努力時尤為重要。

最近的研究顯示了什么？

2024年的一項研究詳細描述了參與SpaceX 2021年Inspiration4任務（首個全平民團隊繞地球軌道飛行）的機組成員的大腦、心臟、肌肉、腎臟、皮膚、免疫調節(jié)、應激水平以及線粒體活動的變化。

另一項2024年的研究顯示，宇航員在太空中經(jīng)歷頭痛的情況比之前所知的更為普遍。該研究涉及24名在國際空間站上停留長達26周的宇航員，除兩人外，其余所有人都報告了頭痛。

2023年的一項研究發(fā)現(xiàn)，在國際空間站或美國國家航空航天局航天飛機上執(zhí)行至少六個月任務的宇航員經(jīng)歷了腦室擴張——大腦中間含有腦脊液的空間。

2022年的一項研究記錄了17名國際空間站宇航員在平均約5.5個月的任務中發(fā)生的骨質流失。返回地球一年后，這些宇航員的脛骨（小腿的一塊骨頭）平均骨密度減少了2.1%，骨強度減少了1.3%。其中有九人未能在太空飛行后恢復骨密度。

(全文結束)

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