在太空呆上一段时间会对人体造成伤害但科学家正在努力减轻这些风险

2023年5月30日，17人同时进入地球轨道，创下了纪录。随着美国宇航局和其他联邦航天机构计划更多的载人飞行任务，以及商业公司将人类送上太空，载人太空旅行的机会正在迅速扩大。

然而，到太空旅行会给人体带来风险。由于NASA希望在2030年代向火星发射载人任务，科学家需要尽早找到解决这些危险的方法。

作为一名与宇航员一起工作的运动学家，我花了数年时间研究太空对身体和大脑的影响。我还参与了美国宇航局的一个项目，该项目旨在减轻未来火星任务参与者可能面临的健康危害。

空间辐射

地球有一个称为磁层的保护罩，它是行星周围受其磁场控制的空间区域。该防护罩可过滤宇宙辐射。然而，在比国际空间站更远的地方旅行的宇航员将面临这种辐射的持续暴露——相当于150到6,000次胸部X光检查。

这种辐射会损害神经和心血管系统，包括心脏和动脉，导致心血管疾病。此外，还可使血脑屏障发生渗漏。这会使大脑接触对其有害的化学物质和蛋白质——这些化合物在血液中是安全的，但对大脑有毒。

美国宇航局正在开发一种技术，通过在太空飞行器和宇航服中制造凯夫拉纤维和聚乙烯等偏转材料，可以保护火星任务中的旅行者免受辐射。某些饮食和补充剂(例如肠内补充剂)也可以最大限度地减少辐射的影响。像这样的补充剂也用于地球上癌症患者在放射治疗期间的情况，可以减轻放射线照射引起的胃肠道副作用。

血脑屏障可防止化合物流经循环系统并排出大脑。

重力变化

宇航员必须在太空中进行锻炼，以尽量减少在长期任务后面临的肌肉损失。远至火星的任务必须确保宇航员补充双磷酸盐等补充剂，用于防止骨质疏松症引起的骨质破坏。这些补充剂可以让他们的肌肉和骨骼在长时间不受地球重力影响的情况下保持良好状态。

微重力还会影响神经和循环系统。在地球上，您的心脏将血液向上泵送，循环系统中的专门瓣膜可防止体液积聚在您的脚部。在没有重力的情况下，液体会流向头部。

我和其他人的工作表明，这会导致大脑中部充满液体的空间扩张。颅骨中有多余的液体，并且没有重力来“压低大脑”，导致大脑在颅骨中位置较高，从而将大脑顶部压向颅骨内部。

这些液体的变化可能会导致航天飞行相关的神经眼综合症，许多宇航员都经历过这种情况，影响眼睛的结构和功能。眼睛后部会变得扁平，将视觉信息从眼睛传送到大脑的神经会肿胀和弯曲。宇航员仍然可以看到东西，尽管有些人的视觉功能可能会恶化。尽管尚未得到充分研究，但案例研究表明这种情况甚至可能在返回地球后持续几年。

科学家们或许可以使用专门的“裤子”将液体转移回下半身，这种“裤子”可以像真空一样将液体拉回到下半身。这些裤子可以用来以更类似于地球上发生的方式重新分配体液。

《地出》是阿波罗任务期间拍摄的著名照片，从太空展示了地球。许多宇航员表示，当从远处观察地球时，他们感到一种令人敬畏的“概览效应”。图片来源：美国宇航局

心理健康和隔离

虽然太空旅行会对身体造成伤害，但太空旅行的孤立性也会对心灵产生深远的影响。

想象一下，必须与同一小群人一起生活和工作，连续几个月无法见到家人或朋友。为了学习管理极端环境并保持沟通和领导力动态，宇航员首先在地球上接受团队训练。

他们在水瓶座研究站的美国宇航局极端环境任务行动中花费数周时间，在佛罗里达群岛附近的水下发现，或者与欧洲航天局的洞穴计划一起绘制和探索洞穴。这些项目帮助宇航员与队友建立友情，并学习如何在充满敌意的遥远环境中应对压力和孤独感。

研究人员正在研究如何在这些极端和孤立的条件下最好地监测和支持行为心理健康。

虽然太空旅行伴随着压力和潜在的孤独感，但宇航员描述说他们经历了一种概览效应：一种敬畏感和与全人类的联系感。从国际空间站观察地球时，这种情况经常发生。

学习如何支持太空中的人类健康和生理也对地球上的生命有很多好处。例如，保护宇航员免受太空辐射并对抗其对我们身体的有害影响的产品也可以治疗接受放射治疗的癌症患者。

了解如何在微重力下保护我们的骨骼和肌肉可以改善医生治疗通常伴随衰老而来的虚弱的方法。太空探索带来了许多技术成果，推动了水净化和卫星系统的发展。

像我这样研究保护宇航员健康方法的研究人员期望我们的工作将使太空和家里的人们受益。