什么是“人體研究計(jì)劃”?
美國(guó)宇航局的“人體研究計(jì)劃”是為美國(guó)未來(lái)的月球計(jì)劃和火星任務(wù)服務(wù)的,是為了降低航天員在月球上和飛往火星過(guò)程中所面臨的健康風(fēng)險(xiǎn)?!叭梭w研究計(jì)劃”的目標(biāo)就是要確保航天員的健康、安全和月球與火星任務(wù)的成功?!叭梭w研究計(jì)劃”有6大項(xiàng)研究?jī)?nèi)容:國(guó)際空間站的醫(yī)學(xué)計(jì)劃,宇宙輻射,保證航天員健康的對(duì)抗措施,月球和火星任務(wù)中的保健,行為健康和工作能力,航天飛行中人的因素和適居性。
什么是“對(duì)抗措施”?
所謂對(duì)抗措施是指當(dāng)航天員進(jìn)行航天飛行時(shí)和返回地球后保障他們健康和工作能力的方法、策略、藥物和運(yùn)動(dòng)等。對(duì)抗措施的目標(biāo)是維持航天員在飛行前、中、后的生理和心理能力。飛行前的對(duì)抗措施主要是體能鍛煉和生理適應(yīng)性訓(xùn)練;飛行中的對(duì)抗措施包括生理適應(yīng)、加強(qiáng)營(yíng)養(yǎng)、體能鍛煉和維持工作能力;飛行后的對(duì)抗措施要保證航天員盡快恢復(fù)到飛行前的水平。
長(zhǎng)期在空間站上生活對(duì)航天員的健康有何影響?
長(zhǎng)期在空間站上生活,人體處于失重狀態(tài),對(duì)航天員的健康會(huì)產(chǎn)生不利影響。如心血管功能減退、肌肉萎縮、骨質(zhì)脫失礦物質(zhì)、免疫系統(tǒng)功能紊亂和航天運(yùn)動(dòng)病等。
嚴(yán)重的肌肉萎縮會(huì)導(dǎo)致工作能力下降,航天員返回地球時(shí),自己甚至不能從返回艙內(nèi)出來(lái),有時(shí)需要工作人員用擔(dān)架將他抬出來(lái)。嚴(yán)重的骨質(zhì)脫鈣會(huì)引起并發(fā)癥,最常見(jiàn)的并發(fā)癥是骨質(zhì)疏松癥,另外還可以引起腎結(jié)石。
國(guó)際空間站上的航天員每天要喪失250毫克的骨鈣。俄羅斯“和平”號(hào)上的航天員,每個(gè)月的骨鈣喪失量是全身的1%,其中主要是承重骨,如股骨頭等,而非承重的上肢,骨鈣喪失不明顯。
航天員在空間站上如何進(jìn)行鍛煉?
目前最常用的方法是使用特殊的鍛煉器材:跑步機(jī)、固定自行車、阻力運(yùn)動(dòng)裝置和企鵝服等。航天中使用的鍛煉器材有特殊的要求:輕巧、便于搬動(dòng)、能在失重環(huán)境中使用。因此在地面上使用的器材要拿到太空中使用必須經(jīng)過(guò)改裝,不過(guò)許多是專門(mén)為航天員在太空失重環(huán)境下設(shè)計(jì)的。
空間站上的跑步機(jī)和固定自行車與地面上使用的有何不同?
空間站上使用的跑步機(jī)有兩根彈性繩索,用于將航天員固定在跑步機(jī)上,并產(chǎn)生一種向下的拉力,不僅可以防止航天員飄浮起來(lái),而且還可模擬地面重力。兩根彈性繩索的一端固定在航天員的肩部和腰部,另一端分別固定在跑步機(jī)的兩邊。彈性繩索向下施的拉力相當(dāng)于航天員體重的66%~100%。另外跑步機(jī)上安裝有電腦,不僅可以顯示航天員跑步的速度和心率,還可以對(duì)航天員的運(yùn)動(dòng)效果進(jìn)行監(jiān)測(cè)??臻g站上的固定自行車跟地面上健身用的固定自行車相似,顧名思義這種自行車是固定的,不能行走。這種固定自行車有特殊的腳踏板、靠背和扶手,目的是將航天員固定在車上,不讓他的身體因失重而飄浮起來(lái)。
空間站上有醫(yī)生嗎?航天員在太空生病怎么辦,如何保健?
空間站上沒(méi)有醫(yī)生。不過(guò)在國(guó)際空間站上一般有太空兼職衛(wèi)生員,他們是經(jīng)過(guò)40小時(shí)培訓(xùn)、學(xué)過(guò)一點(diǎn)醫(yī)學(xué)知識(shí)的航天員,在地面太空醫(yī)生的指導(dǎo)下完成簡(jiǎn)單的太空保健工作。如果航天員生病,他們?cè)诘孛嫣蔗t(yī)生的指導(dǎo)下可以做一些簡(jiǎn)單的檢查、診斷和治療。
航天員的保健工作分三個(gè)階段進(jìn)行:飛行前、飛行中和飛行后。
在飛行前,太空醫(yī)生要對(duì)航天員進(jìn)行一遍又一遍的體格檢查,在發(fā)射前的最后一周,對(duì)航天員要實(shí)施醫(yī)學(xué)隔離。一旦航天員上天,太空醫(yī)生就坐在地面飛行控制中心的醫(yī)監(jiān)臺(tái)旁,對(duì)航天員的身心情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)。航天員返回著陸后,太空醫(yī)生要進(jìn)行飛行后的保健工作、醫(yī)學(xué)評(píng)估和健康恢復(fù)。
國(guó)際空間站在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行哪些研究?
國(guó)際空間站的研究領(lǐng)域包括醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、物理學(xué)、天文學(xué)、地球科學(xué)、材料科學(xué)和大氣科學(xué)等。在醫(yī)學(xué)方面主要研究長(zhǎng)期航天對(duì)人體生理的影響,如骨礦物質(zhì)丟失、肌肉萎縮和體液轉(zhuǎn)移等。這些研究成果可以用來(lái)確定人類未來(lái)進(jìn)行長(zhǎng)期航天飛行,特別是載人火星探測(cè)是否可行、會(huì)有何種風(fēng)險(xiǎn)。
國(guó)際空間站上有哪些實(shí)驗(yàn)研究設(shè)備?航天員在國(guó)際空間站上進(jìn)行科學(xué)研究取得了哪些研究成果?
國(guó)際空間站上的實(shí)驗(yàn)設(shè)備可分為七大類:人體研究設(shè)備、生物學(xué)研究設(shè)備、物理學(xué)研究設(shè)備、地球觀測(cè)研究設(shè)備、宇宙輻射測(cè)量設(shè)備、多用途研究設(shè)備和空間站外部設(shè)備。這七大類設(shè)備中數(shù)量最多的是人體研究設(shè)備,其次是生物學(xué)研究設(shè)備。
2000年11月2日首批航天員登上國(guó)際空間站,到2009年12月,已經(jīng)有23批航天員訪問(wèn)國(guó)際空間站。在10年中共有14批航天員在站上完成了138項(xiàng)科研實(shí)驗(yàn),并取得一大批科研成果。這些實(shí)驗(yàn)涉及到技術(shù)科學(xué)、物理科學(xué)、生命科學(xué)、人體研究和地球觀測(cè)等,這些科研實(shí)驗(yàn)不僅有重大的科學(xué)價(jià)值,而且可以給地球上人們的日常生活和工作帶來(lái)益處。
國(guó)際空間站上的三項(xiàng)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)是由什么人來(lái)完成的?
國(guó)際空間站上的這三項(xiàng)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)當(dāng)然是由航天員來(lái)完成,不過(guò)除了站上的航天員外,美國(guó)中學(xué)的一些教師和學(xué)生也參加。當(dāng)然不是讓他們到國(guó)際空間站上去,而是在地面使用跟國(guó)際空間站上一樣的植物生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備,要求他們用同樣的方法將植物種植在生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備內(nèi),觀察植物的生長(zhǎng)發(fā)育情況。
國(guó)際空間站上都有哪些家用電器?
在國(guó)際空間站上的家用電器不少,如冰箱、真空吸塵器、空氣清潔器、電視機(jī)和電視攝像機(jī)等。早在美國(guó)的天空實(shí)驗(yàn)室上就已經(jīng)有冰箱了,不過(guò)這種冰箱比較小。國(guó)際空間站上沒(méi)有微波爐,因?yàn)檫@種設(shè)備會(huì)干擾航天器上的電子儀器,因此不能在太空使用。航天員在太空加熱食品是使用電加熱箱。國(guó)際空間站上還有真空吸塵器,不過(guò)太空用的真空吸塵器比較輕便,而且裝有消聲器,防止噪音太大,影響其他航天員工作。國(guó)際空間站上還有一種特制的空氣清潔器,這種空氣清潔器是用氫氧化鋰來(lái)對(duì)二氧化碳進(jìn)行吸附。目前在國(guó)際空間站上的航天員還不能接收地面的電視信號(hào)。
什么是宇宙輻射?宇宙輻射對(duì)人體有何危害?
航天飛行中的宇宙輻射不像其他環(huán)境因素,其他因素至多引起航天員生理系統(tǒng)的功能變化,宇宙輻射則可導(dǎo)致航天員發(fā)病率和死亡率的增加。
在地球大氣層之外,宇宙輻射主要由高能量的Y射線、質(zhì)子、電子、中子和高能帶電粒子組成。這種宇宙輻射不能在地面模擬,而在低軌道上運(yùn)行的國(guó)際空間站正好暴露在這種宇宙輻射的作用之下。不過(guò)在國(guó)際空間站上遇到的宇宙輻射中高能帶電粒子的比例低于月球和火星表面。對(duì)于未來(lái)的月球營(yíng)地任務(wù),輻射暴露的風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低。航天員一般不會(huì)發(fā)生急性放射病,但將來(lái)可能會(huì)有后遺癥。對(duì)于要在月面上停留6個(gè)月的月球前哨基地和需要3年才能完成的火星探測(cè)任務(wù),航天員暴露于宇宙輻射的風(fēng)險(xiǎn)就大得多,特別是易患癌癥和血液