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第10章 何为“水星”计划(8)

其实,失重使人体生理功能发生紊乱和造成的后果远不止此。如心血管功能紊乱,会使人的面部大改容。

在地面环境中,人的血液和其它液体,在心脏工作和地球重力作用下,总是向下或循环流动。在失重环境中,由于失去了重力,增加了血液和其它液体向上涌的趋(qū)势。据估算,有多达1-2升的血液涌向胸部和头部。

这么多血液涌向胸部和头部会带来什么后果?最直接的后果就是胸部发闷、面部充血浮肿和下肢缺血。

失重对面部容貌的改变,使任何技术高超的化装师和整容医生都望尘莫及。在这里,失重真正是一面效果奇特的“哈哈镜”,它可使长脸变成圆脸,大眼睛变成小眼睛,额头上的深皱纹变浅,浅皱纹消失,尖下巴变圆,圆下巴变胖,双下巴变成单下巴。一名航天员正是这样描述的:“洗脸照镜子时,发现自己原来的大眼睛变成了小眼睛,长脸变成了圆脸,双下巴变成了单下巴,脸上的皱纹也减少或消失了……。假如这时拍下照片送给亲人,那会很难认出来的。”

心脏的功能是将血液挤压到全身。由于血液丧失了重力,心脏无需像在地面上那样用力,就可驱动血液。用进废退,久而久之,心肌的张力就会降低。这对一直呆在失重环境中的人来说,是一种适应,但对返回地球的航天员来说,功能减退了的心血管系统,就有一个不能再适应的问题。

不能再适应的主要症状是:脸色苍白、出冷汗、血压降低和站立不稳、立位耐力大大降低了。

除心脏外,心血管系统还会发生其它变化,如红血球、血红蛋白、血小板和血浆容积减少等。

此外,失重还可能使四肢向前弯曲、臀部后翘(qiáo)等,使形体发生变化。

太空回来还会走路吗?

失重还会使人体内的钙、磷、镁(měi)等无机盐的代谢功能紊乱,不仅吸收减少,而且骨质中原有的无机盐(主要是钙)丧失,从尿中排出。

苏联曾用生物卫星对动物进行实验。在失重环境中生活18天的幼年大白鼠,骨骼的形成率明显地比地面上低。

美国曾对“双子星座”上飞行一两天的短期航天的航天员进行骨质密度测量,他们的骨质密度减少量在2%-2.5%之间。而飞行近14天的航天员,骨质密度降低量明显增加。在“天空实验室”上生活84天的航天员,从第一天起尿中钙含量就开始增多,到第10天时,每天从尿中排出的钙量达50毫克,30天后每天增加到100毫克,直到飞行结束。

苏联对“礼炮”号上长期航天的航天员的骨质测量表明,每日的钙丧失量为体重的0.3%-0.5%,一般在3-6个后,钙、镁等无机盐的丧失量趋向稳定,不再随时间的增加而增加。

骨钙丧失主要发生在负重的跟骨、大腿骨等骨骼上。长期太空生活的航天员,跟骨的骨钙丧失量可达3.2%-8.3%。足见这是“用进废退”规律在起作用。

骨质大量脱钙会变得疏松,返回地面后,轻微活动和用力就会造成骨折,特别是脊柱和长骨的骨折。

用进废退规律还会在肌肉上发生,因为在失重环境中,产生力量的肌肉无用武之地了,它便会逐渐萎缩。

肌肉有由快肌纤维组成和慢肌纤维组成的两种。由快肌纤维组成的肌肉,其功能是进行迅速而有力的运动;由慢肌纤维组成的肌肉,其功能是在重力下维持身体的姿态。在失重环境中行走,不用力或用力很小,腿肌就会萎缩;在失重环境中干活,无需作功或作功较小,四肢等处的肌肉因而萎缩,如此等等。

生物卫星上的动物实验表明,在失重环境中生活20天的大白鼠,肌肉减少25%-38%。

失重使人骨软肌肉瘦,因而从太空返回的航天员,需要用担架抬下飞船。苏联一名在太空生活180天的航天员,连家属献给他的一束菖(chāng)蒲(pú)花都拿不住。

太空航行会使人体重减轻吗?

航天员从太空返回地面后,除个别人外,一般体重都会减少。如第一名进入太空飞行的航天员尤里·加加林,绕地球一圈,体重减少0.5千克。第二名航天员格·季托夫绕地球飞行17圈,体重减少1.8千克。

体重减少,也是失重捣的鬼。

由于失重,心血管功能紊乱,体液上涌,胸部和头部体液充盈(yíng),给感受器官一种虚假的信号:体液过量了。内分泌系统便自动地进行调节,将部分体液以尿排出体外。所以,初入太空的人,口渴感都减少,喝水量减少,而排尿量则增加。常此以往,导致体内的血容量和其它体液减少,使体重降低。

前庭器官和心血管系统功能紊乱,使味觉失调,食欲不佳,进食量减少,造成热量供给与消耗量不平衡,也会导致体重减少。

航天员的工作十分繁重、紧张,体力和脑力消耗都很大,每人每天应从饮食中吸收热值2800大卡以上,但由于失重捣鬼,一般都达不到这个量。如美国“双子星座”计划中一些航天员,每天热值的消耗量在2010-2410大卡之间,但他们从进食中能得到的热值量却在515-2230大卡之间。在对“阿波罗”登月计划中15名航天员的调查发现,他们每天的热值消耗量在2000大卡以上,但他们从所进食物中所能得到的热值量,平均只有1680大卡。入不付出,只有消耗体内原有的脂肪和肌肉。与此同时,从尿中排出的氮量反而增加了。因此,导致航天员的体重普遍减少。

航天员体重减少都发生在进入失重环境初期,随着对失重环境的逐渐适应,体重减少量也随之减少,甚至最后停止体重的减少。而且,返回地球后,只要适当补充钙盐、水份和增加营养,体重就会很快恢复。

在失重环境中体重减少,因素很多,原因很复杂。上面说到的,只是其中的几个主要原因。其它应该考虑的因素,与失重有关的还有过度疲劳和心理应激等。

在太空中疲劳了怎么办?

在失重环境中工作,似乎是很轻松的,其实非常累人,加之狭小环境、特殊照明、噪声和高低温的影响,使感觉功能、运动功能和中枢神经功能等都会降低,容易出现疲劳症状,降低工作效率,影响航天任务的完成。

长期在孤独环境中超负荷地工作,不仅容易疲劳,而且容易发生心理应激。心理应激的主要表现是焦躁不安,情绪激动,睡眠中多梦,睡眠质量不高,甚至失睡、情绪低落、抑郁,常常产生错觉和幻觉,容易发火,迁怒于人,造成人际关系紧张。

心理应激不仅影响工作,而且影响身体健康。所以航天科学工作者十分重视对心理应激的研究和处理。美国和苏联科学家曾对潜艇、南极考察站的工作人员,以及征集自愿者在航天模拟器上进行试验研究,寻找应付心理应激的方法。

首先,在选拔航天员时,应特别重视心理素质和精神素质的选拔。

其次,在训练航天员时要加强心理素质和精神素质的训练,其中包括航天特殊技术训练。

第三,要随时由心理专家对飞行中航天员的心理状况进行监管,提供心理咨询,以及开展与地面人员联欢、与家人见面交谈等活动,以排解思地、思亲情绪。

最后,提供医疗药物。

一般在长期太空生活中容易产生心理应激。特别在6、7个月以上的长期航天中时有发生。

在接近返回地球时也易产生心理应激。如1975年7月,在完成“美苏对接”任务后,美国“阿波罗”飞船上的航天员,在胜利喜悦和回家团聚的憧(chōng)憬(jǐng)中,由于心情激动,返回程序操纵欠细腻(nì),险些被反推火箭中未用尽的有毒推进剂毒害。

在航天器发生重大事故危机时,也易发生心理应激。如“阿波罗13”号飞船贮氧箱爆炸后,3名航天员在缺氧、寒冷环境中努力奋战,非常疲劳,时有愠怒发生,地面上告诉他们服食兴奋剂后,才得以抑制,团结合作,谨慎地操纵飞船,胜利返回地球。

在听到重大的航天事故消息时,也会使正在飞行的航天员产生心理应激。如2003年1月美国“哥伦比亚”号航天飞机在返回时解体,7名航天员罹难的消息传到国际航天站后,那里的航天员产生了心理应激,经过地面上的心理健康顾问的帮助,才克服悲观情绪,继续平静地在太空飞行。

在太空中生了病怎么治疗?

人在太空生病,是不可避免要发生的事情,失重给在太空治病带来许多麻烦。

首先是诊断难,失重使胸部、头部充血,外貌发生变化,望诊、听诊难以准确。

其次是化验标准是什么。如血液化验用地面上的生化指标行吗?尿液化验用什么指标?

再次,用于透视检查的X射线会发生什么变化?准确吗?

还有,在狭小的失重环境中,传染病患者如何隔离?生病人员的工作由谁来接替等等。

最不好解决的是,在失重环境中如何进行外科手术?苏联曾在飞机抛物线飞行的短暂失重环境中,对兔子进行过开腹手术,初步证明可以在失重环境中进行外科手术。但这离在太空对人进行外科手术还有差距。因为在航天器的狭(xiá)小空间中,不可能建大的手术室和手术台;同时,人在失重环境中免疫力已降低,手术的危险性有多大?这些都需要深入研究和创造条件来解决。

目前,对付失重和其它航天环境对航天员的一般影响,按照预定的健康保障措施执行,其中最重要的是加强体育锻炼;对偶尔发生的小病痛,地面医生通过遥测诊断后,指导航天员服用配备的药品也可解决;对急病、重病,则需送回地面治疗。如在1985年11月,苏联航天员弗·瓦休京在“礼炮7”号航天站上患病,用“联盟T14”号飞船送回地面。

将生病航天员送回地面,对急病患者来说,可能因丧失宝贵时间而危及生命,这是最大的问题。另一个问题是花费昂贵,一般需要2-3亿美元。因此,未来的解决办法,应在太空建医院,收治太空病人,在此之前,应视情况分别处理。1987年2月8日,苏联航天员亚·拉韦金和尤·罗曼年科乘“联盟TM2”号飞船进入“和平”号航天站工作,预计在太空生活1年,但拉韦金中途生病,地面指挥中心决定让他随另外两名短期飞行航天员一起,于这年7月30日乘原飞船返回地面治疗。后来,罗曼年科也感觉疲劳,但地面指挥中心没有让他返回地面,而是逐渐减少他的工作时间,由原来的8.5小时,逐渐减少为6.5、5.5、4.5小时,直到最后停止一切工作,使他创造了太空连续飞行326天的纪录。

宇航员怎样在太空中锻炼身体?

目前,对抗失重引起的生理变化的主要办法是加强体育锻炼。不过体育锻炼项目仍要受到失重和环境狭小的制约。单杠、双杠、举重、哑铃等靠反抗重力的项目达不达锻炼的效果;各种球类、游泳、滑雪、滑冰、越野、爬山等则受失重和场地的双重限制无法进行。目前,失重环境中的主要体育锻炼项目有如下一些。

踩自行车练功器。锻炼者坐在固定的车架上,身体用安全带固定,以免飘浮,双腿套在弹力带上,克服弹力带的弹力蹬动车轮,所作的功由记录器记录下来。美国“天空实验室”和苏联“礼炮”号航天站上的航天员,规定每人每天需作功390-440千牛米。迄(qì)今规定未变。

在微型跑道上跑步。锻炼者站在皮带式滚道上,双腿套上弹性带,以模拟人在地面上的体重,迈步时,一般需克服约490牛的弹性带拉力。苏美都规定,每次在微型跑道上跑步的距离,应达到3-4千米。在太空连续生活326天的苏联航天员罗曼年科,在微型跑道上共跑了1000多千米。

拉弹簧拉力器。弹簧的弹力与重力无关。在失重环境中拉弹簧拉力器,与在地面上一样费力,可以达到锻炼的效果。一个弹簧拉力器一般有5根弹簧,每拉长0.3米,需用力107.8牛。

作徒手体操。这是短期航天的主要体育锻炼项目,每天两次,每次30-60分钟。作体操时也要当心失重的捉弄。曾有航天员在做头部运动和甩动四肢时,感到头好像在脖子上360度地转动、四肢好像离开了躯体。

穿负压裤子。这是一种准体育器材。穿上后将裤子中的空气抽掉,造成下身负压,促使体液流向下身。

此外,平时和锻炼时都可穿“企鹅服”。这是苏联科学家为航天员设计的服装,因外型像企鹅而得名。它具有弹性,能给穿着者的肌肤一定的压力,对失重给予一定的补偿。

体育锻炼对抗失重影响的效果是非常明显的。如在太空生活326天的罗曼年科,虽在后期因疲劳而逐渐停止了工作,但仍依照专家制订的体育锻炼程序,每年坚持锻炼,使脉膊、血压始终保持正常,体重、骨钙和肌肉虽有稍许下降,但都在正常范围内。返回地球后3小时就能自主活动,比10年前飞行96天后归来的情况还好。另一名航天员瓦·柳明,在完成175天太空飞行后8个月,又进行185天太空飞行,由于坚持体育锻炼,体重还增加4.5千克。

“失重”是怎样捉弄人的?

失重环境被人形容为“潘多拉”魔盒,奥秘无穷。在航天飞行中产生失重是宇宙的造化,它的本质不是用简单的几句话能说清楚的,但又不能完全不说。这里试着用比拟的手法形象地稍作说明。

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