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寻梦“天宫”

2011-12-29

中国科技教育 2011年7期

  什么是“人体研究计划”?
  
  美国宇航局的“人体研究计划”是为美国未来的月球计划和火星任务服务的,是为了降低航天员在月球上和飞往火星过程中所面临的健康风险。“人体研究计划”的目标就是要确保航天员的健康、安全和月球与火星任务的成功。“人体研究计划”有6大项研究内容:国际空间站的医学计划,宇宙辐射,保证航天员健康的对抗措施,月球和火星任务中的保健,行为健康和工作能力,航天飞行中人的因素和适居性。
  
  什么是“对抗措施”?
  
  所谓对抗措施是指当航天员进行航天飞行时和返回地球后保障他们健康和工作能力的方法、策略、药物和运动等。对抗措施的目标是维持航天员在飞行前、中、后的生理和心理能力。飞行前的对抗措施主要是体能锻炼和生理适应性训练;飞行中的对抗措施包括生理适应、加强营养、体能锻炼和维持工作能力;飞行后的对抗措施要保证航天员尽快恢复到飞行前的水平。
  
  长期在空间站上生活对航天员的健康有何影响?
  
  长期在空间站上生活,人体处于失重状态,对航天员的健康会产生不利影响。如心血管功能减退、肌肉萎缩、骨质脱失矿物质、免疫系统功能紊乱和航天运动病等。
  严重的肌肉萎缩会导致工作能力下降,航天员返回地球时,自己甚至不能从返回舱内出来,有时需要工作人员用担架将他抬出来。严重的骨质脱钙会引起并发症,最常见的并发症是骨质疏松症,另外还可以引起肾结石。
  国际空间站上的航天员每天要丧失250毫克的骨钙。俄罗斯“和平”号上的航天员,每个月的骨钙丧失量是全身的1%,其中主要是承重骨,如股骨头等,而非承重的上肢,骨钙丧失不明显。
  
  航天员在空间站上如何进行锻炼?
  
  目前最常用的方法是使用特殊的锻炼器材:跑步机、固定自行车、阻力运动装置和企鹅服等。航天中使用的锻炼器材有特殊的要求:轻巧、便于搬动、能在失重环境中使用。因此在地面上使用的器材要拿到太空中使用必须经过改装,不过许多是专门为航天员在太空失重环境下设计的。
  
  空间站上的跑步机和固定自行车与地面上使用的有何不同?
  
  空间站上使用的跑步机有两根弹性绳索,用于将航天员固定在跑步机上,并产生一种向下的拉力,不仅可以防止航天员飘浮起来,而且还可模拟地面重力。两根弹性绳索的一端固定在航天员的肩部和腰部,另一端分别固定在跑步机的两边。弹性绳索向下施的拉力相当于航天员体重的66%~100%。另外跑步机上安装有电脑,不仅可以显示航天员跑步的速度和心率,还可以对航天员的运动效果进行监测。空间站上的固定自行车跟地面上健身用的固定自行车相似,顾名思义这种自行车是固定的,不能行走。这种固定自行车有特殊的脚踏板、靠背和扶手,目的是将航天员固定在车上,不让他的身体因失重而飘浮起来。
  
  空间站上有医生吗?航天员在太空生病怎么办,如何保健?
  
  空间站上没有医生。不过在国际空间站上一般有太空兼职卫生员,他们是经过40小时培训、学过一点医学知识的航天员,在地面太空医生的指导下完成简单的太空保健工作。如果航天员生病,他们在地面太空医生的指导下可以做一些简单的检查、诊断和治疗。
  航天员的保健工作分三个阶段进行:飞行前、飞行中和飞行后。
  在飞行前,太空医生要对航天员进行一遍又一遍的体格检查,在发射前的最后一周,对航天员要实施医学隔离。一旦航天员上天,太空医生就坐在地面飞行控制中心的医监台旁,对航天员的身心情况进行实时的监测。航天员返回着陆后,太空医生要进行飞行后的保健工作、医学评估和健康恢复。
  
  国际空间站在医学领域进行哪些研究?
  
  国际空间站的研究领域包括医学、生物学、物理学、天文学、地球科学、材料科学和大气科学等。在医学方面主要研究长期航天对人体生理的影响,如骨矿物质丢失、肌肉萎缩和体液转移等。这些研究成果可以用来确定人类未来进行长期航天飞行,特别是载人火星探测是否可行、会有何种风险。
  
  国际空间站上有哪些实验研究设备?航天员在国际空间站上进行科学研究取得了哪些研究成果?
  
  国际空间站上的实验设备可分为七大类:人体研究设备、生物学研究设备、物理学研究设备、地球观测研究设备、宇宙辐射测量设备、多用途研究设备和空间站外部设备。这七大类设备中数量最多的是人体研究设备,其次是生物学研究设备。
  2000年11月2日首批航天员登上国际空间站,到2009年12月,已经有23批航天员访问国际空间站。在10年中共有14批航天员在站上完成了138项科研实验,并取得一大批科研成果。这些实验涉及到技术科学、物理科学、生命科学、人体研究和地球观测等,这些科研实验不仅有重大的科学价值,而且可以给地球上人们的日常生活和工作带来益处。
  
  国际空间站上的三项生物学实验是由什么人来完成的?
  
  国际空间站上的这三项生物学实验当然是由航天员来完成,不过除了站上的航天员外,美国中学的一些教师和学生也参加。当然不是让他们到国际空间站上去,而是在地面使用跟国际空间站上一样的植物生长实验设备,要求他们用同样的方法将植物种植在生长实验设备内,观察植物的生长发育情况。
  
  国际空间站上都有哪些家用电器?
  
  在国际空间站上的家用电器不少,如冰箱、真空吸尘器、空气清洁器、电视机和电视摄像机等。早在美国的天空实验室上就已经有冰箱了,不过这种冰箱比较小。国际空间站上没有微波炉,因为这种设备会干扰航天器上的电子仪器,因此不能在太空使用。航天员在太空加热食品是使用电加热箱。国际空间站上还有真空吸尘器,不过太空用的真空吸尘器比较轻便,而且装有消声器,防止噪音太大,影响其他航天员工作。国际空间站上还有一种特制的空气清洁器,这种空气清洁器是用氢氧化锂来对二氧化碳进行吸附。目前在国际空间站上的航天员还不能接收地面的电视信号。
  
  什么是宇宙辐射?宇宙辐射对人体有何危害?
  
  航天飞行中的宇宙辐射不像其他环境因素,其他因素至多引起航天员生理系统的功能变化,宇宙辐射则可导致航天员发病率和死亡率的增加。
  在地球大气层之外,宇宙辐射主要由高能量的Y射线、质子、电子、中子和高能带电粒子组成。这种宇宙辐射不能在地面模拟,而在低轨道上运行的国际空间站正好暴露在这种宇宙辐射的作用之下。不过在国际空间站上遇到的宇宙辐射中高能带电粒子的比例低于月球和火星表面。对于未来的月球营地任务,辐射暴露的风险相对较低。航天员一般不会发生急性放射病,但将来可能会有后遗症。对于要在月面上停留6个月的月球前哨基地和需要3年才能完成的火星探测任务,航天员暴露于宇宙辐射的风险就大得多,特别是易患癌症和血液