章江

進入太空后，針對宇航員進行的種種訓練就會結(jié)束嗎，他們會輕松很多嗎？當然不！事實上，宇航員在太空中只會更加忙碌。除了進行日常的訓練和規(guī)定的科學活動外，他們還要接受周密的監(jiān)測，而參與許多具有高科技含量的實驗則更是宇航員的家常便飯。當然，這些監(jiān)測和訓練的數(shù)據(jù)不僅能支持未來的宇航員走得更遠，也能為我們普通人提供幫助。

本文借歐洲航天局（ESA）幾名宇航員在空間站所做的幾個實驗項目，為讀者展示一下宇航員忙碌的太空活動及其科學價值。

呼吸道監(jiān)測

2014年7月2日，在美國宇航局約翰遜航天中心9號樓，來自歐洲航天局的宇航員薩曼莎·克里斯托弗里蒂，接受了使用航天器宇宙飛船模擬設施（SVMF）的訓練。訓練包括約200個不同的科目，為宇航員在軌道上應對任何問題或緊急情況做好各種準備。

人類在呼吸時會釋放出一些一氧化氮微粒，它們的數(shù)量變化可以作為檢測肺部炎癥的指標，但這種方法的原理尚未完全弄清楚。為此，此次新設的呼吸道監(jiān)測實驗項目，增加了對宇航員呼出一氧化氮數(shù)據(jù)的采集。薩曼莎和其他宇航員呼吸時將佩戴分析微粒的便攜式防毒面具，以測試太空中一氧化氮的含量變化，評估其作為診斷工具的價值。

有人擔心，灰塵可能會危及宇航員在其他行星或月球上活動時的健康。例如，“阿波羅計劃”的登月宇航員就表示，月塵無孔不入，它們會粘附在設備和衣服上，被帶入航天器。于是該實驗不但要在國際空間站的正常壓力下進行，而且為了模擬月球基地環(huán)境，還會將其置于探索密閉艙半壓力的環(huán)境里面，這也是探索密閉艙第一次被用于科學研究。

這些有關(guān)呼吸道監(jiān)測的實驗，將為未來宇航員登上月球或其他星球鋪平道路。

軟骨訓練

人體的軟骨可以吸收震動，減少骨關(guān)節(jié)的摩擦，為骨骼提供必要的保護。但人體自身不會修復受損的軟骨，因此會出現(xiàn)關(guān)節(jié)疼痛和關(guān)節(jié)炎等病癥。

不過在太空生活時，微重力環(huán)境不會對宇航員的關(guān)節(jié)產(chǎn)生什么壓力，因此科學家判斷，人體骨骼中的鈣質(zhì)會不斷流失，甚至還會自行減少一些軟骨。為了檢驗這一理論，在執(zhí)行宇航任務的前后，科學家會分別用核磁共振成像掃描宇航員的膝蓋，以記錄他們軟骨的變化。

為了保證軟骨健康，適應重返地球后的生活，宇航員通常會接受軟骨訓練。這種訓練的相關(guān)指標非常精細，負載不能太重，以防挫傷軟骨、損害運動組織;也不能太輕，太輕無法達到訓練效果。

接受靈巧測試

事實上，軟骨訓練不僅對宇航員非常有用，而且對那些長期臥床的患者也會有很大幫助。訓練可以研究防止軟骨損傷的方法，提高對關(guān)節(jié)炎的認識。

生物周期節(jié)律

人體的生物鐘會跟隨地球的24小時周期運轉(zhuǎn)，并對陽光做出反應，讓我們在白天精神抖擻，在夜晚昏昏欲睡。

但在宇宙空間中，比如在國際空間站環(huán)繞地球時，宇航員每24小時會經(jīng)歷16次日出和日落，這就打破了人體原有的生物周期，但同時也成了一個研究生物周期節(jié)律的寶貴機會。

生物周期節(jié)律的實驗將測量宇航員的體溫和褪黑激素，后者是一種與睡眠相關(guān)的激素。在測量宇航員的體溫等數(shù)據(jù)時，科學家會使用一種名叫Thermolab的新傳感器。依據(jù)檢測信息，生物學家可以為宇航員提供有效的休息解決方案，盡量降低在宇宙空間中混亂生物周期造成的影響，并讓宇航員在關(guān)鍵時刻保持警覺，打起精神。

其實目前關(guān)于生物周期節(jié)律的實驗對于下一代宇航員，以及在地球上工作不定時的醫(yī)生和急救人員等都很有意義，特別是在南極康科迪亞研究基地工作的研究人員，他們一年中有近4個月的時間見不到陽光。這些實驗數(shù)據(jù)將被共享，與ESA“火星500計劃”等單獨進行的研究相比較，幫助我們了解人體的生物鐘奧秘。

皮膚-B實驗

在國際空間站執(zhí)行任務期間，薩曼莎參與了皮膚-B實驗。皮膚能夠保護肌體，調(diào)節(jié)溫度，還能讓我們感知物體。但隨著年齡的增長，我們的肌膚會變得脆弱，損傷后需要花更長的時間愈合。特別是在宇宙空間中，宇航員會失去更多的皮膚細胞，導致肌膚迅速衰老。皮膚開裂、起皮疹、皮膚發(fā)癢等是所有宇航員都會遇到的問題。

該實驗旨在收集關(guān)于皮膚結(jié)構(gòu)、氧化作用、水合作用和彈性的數(shù)據(jù)，目標是建立皮膚如何變老的計算機模型，這將有助于探究保護人體皮膚的有效方法。

太空頭痛

近四分之三的宇航員在太空患頭痛病，最初的幾個星期常常更糟糕。這種頭痛于我們在地球上的感覺不同，一些宇航員將其描述為“爆炸般的疼痛”。

針對太空頭痛現(xiàn)象，科學家采用了最常規(guī)的問卷調(diào)查，以了解宇航員所經(jīng)歷的頭痛情況和頻率，分析太空頭痛出現(xiàn)的真正原因——難道和在微重力環(huán)境里流體向頭部運動有關(guān)？地面上和太空中的頭痛之間有沒有什么必然聯(lián)系？

在2012年執(zhí)行任務時，ESA宇航員安德烈·庫伊佩爾斯成為了第一個調(diào)查對象。研究人員會根據(jù)頭痛疾病的國際分類，對宇航員的太空頭痛進行歸類和分析。目前，所有宇航員都將定期填寫一份問卷，供研究人員進行數(shù)據(jù)收集。

能量監(jiān)測

對于宇航員來說，如何保證他們在執(zhí)行任務時擁有充足的能量非常重要。以探索火星的任務為例，到達火星需耗時18個月，在只有一定載重量的前提下，我們又該如何確保宇航員充足的食物呢？

能量監(jiān)測實驗要解決的主要問題，就是了解宇航員在這18個月里需要多少食物。想象一下，在火星著陸這種關(guān)鍵時刻，如果宇航員能量耗盡，那么后果將非常可怕。

來自ESA的宇航員安德烈·庫伊佩爾斯、盧卡·帕米塔諾和亞歷山大·格斯特，都參與了這項復雜的實驗。工作人員既要規(guī)劃足夠的食物供宇航員的能量消耗之需，又不能供應過量。如同大多數(shù)生理學實驗一樣，測量要貫穿于飛行之前、期間和之后的全過程，這是記錄在地球和在微重力環(huán)境里生活差異的唯一方式。

實驗的太空部分總計持續(xù)了11天，宇航員將食用專門包裝的太空食品，包裝袋上會有條形碼，讓宇航員了解其具體成分。在太空中，宇航員還會飲用含有氘同位素的水，并定期收集水及尿液樣本。同位素能幫助科學家研究宇航員在11天中的能量水平是如何變化的。

靈巧測試

在過去15年的20多項試驗中，一組科學家一直在跟蹤了解宇航員在太空中是如何抓緊物體的，借此了解失重環(huán)境會對人體的抓握產(chǎn)生何種影響。宇航員經(jīng)常會在太空艙內(nèi)進行抓取小物體的精準練習，因為在不允許有任何閃失的環(huán)境里，宇航員對精細運動的控制至關(guān)重要。

2017年下半年，薩曼莎還將在國際空間站執(zhí)行相似任務。在靈巧測試中，她將在失重環(huán)境下手握一個特制傳感器，準確抓取漂浮的球狀物體。該項測試的數(shù)據(jù)還將實時傳回地球，幫助工程師設計假肢。

骨質(zhì)疏松檢測

宇航員在進行太空飛行前后，一定會接受骨質(zhì)早期檢測。醫(yī)生通過研究宇航員的血液和尿液指標，配合X線斷層掃描，來了解其骨骼結(jié)構(gòu)的變化。

事實上，宇航員在微重力環(huán)境下的骨量流失非常嚴重，所有宇航員在太空中每個月?lián)p失的骨量至少達到1%，極易患上骨質(zhì)疏松癥。目前，人類的活動范圍還只限于月球，未來倘若要前往更加遙遠的行星或天體，執(zhí)行耗時更長的任務，那么保證宇航員的身體健康就會更加關(guān)鍵。

當前，醫(yī)生主要會靠改進飲食等手段來保持宇航員的骨質(zhì)，但他們希望找到一個更有效、人體更易于吸收的方法。為此，研究人員將24小時監(jiān)測宇航員體內(nèi)的骨質(zhì)變化情況，以了解造成骨質(zhì)流失的最大“兇手”。一旦科學家找到了行之有效的解決方法，那不僅能為將來的深空探測打好基礎，還能為普通人進入老齡階段后的骨質(zhì)流失提出解決方案。

免疫實驗

太空是一個極其微妙的環(huán)境，在太空中生活也是一個非常有趣的體驗。然而，這一切并不見得美好，除了要忍受劇烈頭痛等問題外，宇航員還會面臨各類身體損害，有超過一半的宇航員在完成國際空間站任務后，會患上多種疾病。

科學家猜測，是否是太空的特殊環(huán)境破壞了人體的免疫系統(tǒng)，從而導致了宇航員患病率的爆發(fā)。為此，免疫實驗將全面觀測微重力環(huán)境會如何影響人類的免疫系統(tǒng)。工作人員將使用腦部掃描、呼吸監(jiān)測、宇航員頭發(fā)樣本分析等方法，來了解宇航員的免疫系統(tǒng)變化。也有人認為，此類免疫實驗的研究結(jié)果極有可能有助于防治艾滋病。

宇航員的日常生活雖然機械、枯燥、無趣，但他們卻承擔著無比重要的任務。也許在未來的某一天，我們普通人所享受的某個科技成果，正是源于宇航員在太空中的繁復實驗。