在国际空间站里长期生活,宇航员身体会发生什么变化?在国际空间站的宇航员可以每天欣赏到蔚蓝动人的地球,国际空间站上有他们忙碌的影子...
在国际空间站里长期生活,宇航员身体会发生什么变化?
在国际空间站的宇航员可以每天欣赏到蔚蓝动人的地球,国际空间站上有他们忙碌的影子,默默地为人类探索出新的生命奥秘以及宇宙的密码,在国际空间站里长期生活,宇航员身体会发生什么变化?在空间站上长期生活宇航员的身高会“变高”,让我们来分析一下吧!
首先我们知道在几万米的高空轨道上的太空站速度非常地快,这样太空站才能保持在两百公里的轨道上平稳航行,首先我们知道上过太空的宇航员回到地球上都会比原来的身高要高两到三厘米,所以这一切都是归功于太空的微重力环境,在微重力的环境下宇航员漂浮在太空站中,身体不会受到重力影响,脊柱不受到自身的体重压着,在太空中时间长了身体就会变“长”,但是这样的现象直到宇航员返回地球后几天的时间就会消失,又继续回到原来的身高。
宇航员是一个神圣而又有趣的职业,托付者万千国人的美好愿望,在太空中出现这样的情况是非常正常的现象,同时在太空中宇航员也要进行肌肉训练,以防肌肉因为长时间地未得到锻炼而萎缩,这时候航天员就要进行简单而有效的体育锻炼,通常宇航员每天都要锻炼腿部的力量,因为在太空中没有重力的影响,人的腿部肌肉不能像在地球上一样经常走动,肌肉长时间没有被锻炼就会出现萎缩的情况。
所以宇航员要想长时间呆在空间站还是需要保证运动,同时脊柱没有被重力的影响,身高就会比在地球上的高一点点,不过这样也只能是短时间的身高增高,在空间站还有许多许多的奇妙事物,因此在空间站上长时间工作总是能找到新鲜而有趣的科研任务。
人类在太空中生活的情景是怎样的
穿厚重的防辐射恒温太空服;吃东西靠挤,喝水吞咽比较困难;坐便器必须特别处理,否则大便可能到处飘;由于心脏输出血液不再抗拒重力,人类心脏会越来越小。
自宇宙大爆炸以后,随着宇宙的膨胀,温度不断降低,当前,太空已成为高寒的环境,平均温度为零下270.3℃。
在太空中,各种天体也向外辐射电磁波,许多天体还向外辐射高能粒子,形成宇宙射线。如太阳有太阳电磁辐射,太阳宇宙线辐射和太阳风,太阳宇宙线辐射是太阳在发生耀斑爆发时向外发射的高能粒子,而太阳风则是由日冕吹出的高能等离子体流。
许多天体都有磁场,磁场俘获上述高能带电粒子,形成辐射很强的辐射带,如在地球的上空,就有内外两个辐射带。由此可见,太空还是一个强辐射环境。
太空还是一个高真空,微重力环境。重力仅为百分之一到十万分之一g(g-重力加速度),而人在地面上感受到的重力是1g。
美国宇航员斯科特·凯利曾在太空飞行340天后返回地球。他在太空总共生活了522天,成为美国太空中最长的宇航员。另一方面,俄罗斯宇航员瓦莱里·波利(Valeri Polly)在太空连续停留时间最长——438天。那么长期生活在太空中对人体有什么影响?
1、身体长高了
以斯科特·凯利为例。52岁时,他在太空生活中身高增长了5厘米。回到地球后,他恢复了原来的高度。其他宇航员或多或少也经历过这种情况,这是由重力引起的。
由于地球的引力,人们产生重量,进而压迫脊柱,使其收缩。在太空中,地球的引力几乎没有影响,没有重量压缩,脊椎拉长,身体变得更高。
2、人变年轻了
斯科特·凯利和他的双胞胎兄弟成为美国宇航局双胞胎研究项目的研究对象。研究人员将收集两人的大量生理和遗传数据,并进行对比研究。这些数据的差异可能揭示了人体如何应对极端环境。
然而,在数据出来之前,他们之间有一个区别,那就是斯科特比他弟弟小一点。根据爱因斯坦的狭义相对论,速度越快,时间流逝越慢。在国际空间站停留6个月的宇航员将比地球上的人年轻0.007秒。
3、骨质疏松了
在太空中,宇航员总是四处漂浮。他们不需要用自己的腿走路,也不需要做任何“繁重的工作”。因此,他们会有一定程度的骨质疏松和肌肉无力。他们一回到地面,就几乎走不动了,需要别人的支持。虽然有专门的太空训练项目和设备,但骨量流失的问题仍然存在。
美国宇航局研究了早期驻扎在国际空间站的宇航员,利用三维X射线计算机断层扫描技术获得了他们骨骼变化的三维图像。结果表明,航天员腿部和脊柱的骨丢失率为每月2.7%,髋部的骨丢失率为每月1.7%。这些数据与生活在俄罗斯“和平”空间站的宇航员的质量损失数据几乎相同。
4、身体协调能力变差了
当宇航员返回地球时,他们经常走路不稳,把东西放错位置或把东西撞倒。“前庭系统”是人体在空间中进行定向和平衡的特殊系统。它的核心器官在人体内耳。
在地球上,前庭系统的运行与地球的重力和地平线有关,而在太空中,地球的重力和地平线失去了功能,前庭系统必须适应新的外部条件。返回地球后,必须再次进行调整。在这个反复调整的过程中,人体往往会被错误的信号误导。
5、心脏变圆了
在一项研究中,美国宇航局借助安装在国际空间站的超声波设备对12名宇航员的心脏进行了监测,发现他们的心脏变得更圆了。研究人员推测这与“零重力”有关。
毕竟,心脏的工作机制是根据地球引力的特点进化而来的。宇航员返回地球后不久,心脏就恢复了原来的状态。目前尚不清楚它是否会对人体产生长期影响。科学家们还担心宇宙辐射可能会促进冠心病症状。
6、大脑反应变慢了
宇航员报告说,当他们在空间站工作时,他们感到大脑的警觉性下降,思维速度减慢。他们让老鼠接触低剂量的高能带电粒子,六周后,他们接受了一系列的学习和记忆测试。
结果显示,接触带电粒子的老鼠表现更差,更容易出现精神障碍。此外,这些小鼠大脑中的树突状细胞数量显著减少。科学家推测,长期执行太空任务的宇航员可能会因宇宙射线辐射而改变大脑神经细胞的结构。
7、生物钟混乱了
在空间站上,睡眠是个问题。一方面,航天员的“睡舱”空间很小,不舒服,漂浮的睡袋也不安全。另一方面,空间站每天有十多次日出日落,生物钟完全被打乱。
即使宇航员闭上眼睛,有时也能“看到”闪光。这种现象通常被认为是宇宙射线作用于视觉相关组织的结果,如视神经或大脑中的视觉中心。长期以来,会使航天员感到疲劳、注意力不集中,甚至造成心理问题。
8、易生病
宇航员长期暴露在高能辐射下,随着时间的推移,可能会损伤人体组织和细胞,破坏DNA,导致包括癌症在内的多种疾病。同时,长期在太空生活会增加细菌或病毒感染的风险,航天员体内潜伏的病毒也可能被重新激活。
9、视力下降了
宇航员长期生活在太空中,视力也会下降。
宇航员在太空中怎样生活,宇航员饮食时,就得像婴儿吃奶一样用口吮吸,用手挤压。
在太空中洗漱更是有趣。刷牙不用牙刷和牙膏,而是嚼一种类似口香糖的胶质物,让牙齿上的污垢在胶物上,以达到清洁牙齿的目的。洗脸也不用清水和毛巾,只是用浸湿了的手纸擦脸,并把这种湿纸贴在梳子上梳头,就算洗头了。
根据太空环境的相关纪录片,我们能够了解到,外太空的环境十分恶劣,可以说与地球的环境相比,简直就是天堂与地狱的存在。外太空的环境,基本上是处于一个完全真空的情况。在这样的因素下,里面的温度极低,可以说接近于绝对零度。
在有关太空的科幻片中,大多都向我们展示了,人类要想在太空中安然无恙,必须要穿戴专业设备。太空中的洗手间也是真空的。上厕所,必须坐在精心设计的马桶上。
宇航员的免疫系统在太空中到底会不会受到影响?
每当谈及最不适宜居住的地方,大多数时候都会想到荒凉空旷的太空。没有大气,冰冻或沸腾的温度,自己身体向外产生了难以想象的巨大压力,人类直接在太空中生存是不可能的。然而,人类已经在科技上已经取得了令人难以置信的飞跃,我们已经可以安全地把人类送上太空和月球。事实上,有些人甚至可以在太空中生活很长一段时间,目前是在国际空间站上。
然而,尽管宇航员现在可以在太空中生活和公转,但那些较小的威胁——那些在微观尺度上的威胁呢?人类的身体是地球上功能强大的机器,免疫系统使我们能够免受病菌的侵害。但问题是,当我们离开安全的陆地时,太空环境会影响人类的免疫系统吗?
微重力会影响免疫系统吗?
飞上太空的火箭不断加速,最终加速度到7.9公里/秒,宇航员将会承受着最高可达4g的加速度,这会对人的身体造成相当大的伤害。科学家对人类进入太空、在太空生活和从太空返回的一般物理效应进行了广泛的研究,但直到最近才把目光转向免疫系统研究。
已经有研究表明,失重对脊柱压缩、肌肉质量和癌症风险存在影响,但测量免疫系统是一个稍微复杂一些的过程。直到最近,科学家得出结论,太空旅行确实会对免疫系统的混乱产生影响。
虽然在太空飞行期间,免疫分子的平均数量保持相对稳定,但它们的效力已被发现显著下降。免疫系统分子总是在我们的血管里徘徊,调查它们发现的每一种外来物质,比如,病原体。当这些免疫系统分子检测到异常时,它们会向T细胞发送信息,然后T细胞会对潜在的威胁做出更强烈的反应,这会引起我们都熟悉的症状——流鼻涕、红眼睛、皮疹、炎症、脓液、结痂等等。
然而,当对在太空中呆过一段时间的宇航员进行研究时,科学家发现,宇航员的免疫系统并没有完全正常工作。宇航员的免疫系统对潜在威胁的敏感度水平似乎有所不同,从不活动时期到过度活动时期。虽然这项研究相对较新,需要探索更多的角度和变量,但结果似乎是可以证明的——免疫系统在太空中受到了一定程度的损害。
如果人的免疫细胞突然停止向T细胞发送信号,这就会让身体容易受到威胁。在这种情况下,新来的、休眠的病毒都可能在体内上升,它们将有可能会对身体造成严重破坏。如果免疫系统在“失明”后重新进入一段活动时期,遇到这些病毒之后将会导致强烈的反应,引发过敏、皮疹以及其他预期的“治愈”症状。
这种波动会让宇航员很难知道自己何时以及是否在太空中生病,因为人的免疫系统将不再给出可靠的症状和信号。此外,一旦免疫功能受到抑制,它还将应对旧的威胁,也许这些威胁可以追溯到儿童时期。显然,由于宇航员经常会在太空中待上几个月的时间,这种免疫功能上的摇摆有些令人担忧,尤其是在各国航天机构开始计划可能持续数月甚至数年的载人任务时。
关于太空和免疫系统的好消息
幸运的是,目前对于宇航员在太空中的长期健康生活有了一些保障措施。首先,挑选出来执行太空任务的宇航员必须非常健康,他们的身体健康必须是无可挑剔的。以美国宇航局(NASA)为例,宇航员在执行任务前要被隔离一周以上,并采取一切预防措施使他们远离细菌。
由于太空几乎是真空的状态,细菌和病原体无法在长期的太空飞行任务中存活下来,这意味着传染病进入宇宙飞船的唯一途径就是由宇航员随身携带。显然,并非所有的疾病都是由特定的病原体引起的,也并非总是具有传染性。为了确保宇航员在执行任务时能够保持健康,他们会分析自己的血液、唾液等样本。但这只是在一个有限的基础上完成的,对于较短的任务,宇航员的健康状况只有在任务完成并返回地球后才会被分析。
NASA正在开发的新技术将把生物传感器应用到每一项载人任务中,使其能够在执行任务期间不断准确地分析体液样本和宇航员健康状况。再结合航天飞行期间的其他健康考虑,例如,严格的饮食控制、锻炼方案、营养补充剂,这应该能够确保未来宇航员可以在长期的火星载人任务中保持健康。
虽然在紧急情况下,在几小时内从近地轨道返回地球是可能的,但在月球或火星上,这显然是不现实的。因此,新技术的进步和相应的预防措施是至关重要的。只有这样,人类才能在太空中飞得更远。
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