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滞留太空的美国宇航员终于要回家了但长时间待在太空会对健康产生什么影响?

发布日期:2025-03-22

  美国宇航员苏尼塔·威廉姆斯和指挥官巴里·威尔莫尔在国际空间站滞留九个月,因波音公司新型“星际客机”出现技术问题。

  经验丰富的宇航员苏尼塔·“苏尼”·威廉姆斯和指挥官巴里·“布奇”·威尔莫尔于2024年6月抵达国际空间站(ISS),本以为这只是一次为期八天的常规停留。

  他们没想到自己会在太空中滞留九个月,因为将他们送到那里的波音公司新型“星际客机”出现了多个技术问题,使得返程飞行风险过高。

  他们终于要在未来几天内回家了,搭乘的是SpaceX的飞船,该飞船将把他们降落在佛罗里达州。但他们为何会滞留如此之久,长时间待在太空又会产生什么影响呢?

  威廉姆斯女士和威尔莫尔先生于去年6月5日搭乘“星际客机”首次载人任务升空。此次任务的主要目的是测试这艘飞船,它被视为SpaceX“龙”飞船的关键替代品,而“龙”飞船目前是美国、欧洲、加拿大和日本宇航员往返国际空间站的唯一航天器。

  他们安全抵达了,但太空舱出现了五个氦气泄漏、五个失效的机动推进器和一个未能完全关闭的推进剂阀门。

  在接下来的几周里,波音公司和美国宇航局在太空和地面上使用“星际客机”复制品进行了一系列测试,试图解决飞船面临的问题。甚至在8月,波音公司仍坚称,他们有信心让这艘耗资约50亿美元(美国宇航局合同金额)开发的“星际客机”安全带回宇航员。

  但美国宇航局和波音公司最终都认为风险太大,因此“星际客机”于去年9月无人返回地球,将威廉姆斯女士和威尔莫尔先生留在了国际空间站。他们并不孤单,因为美国宇航局宇航员尼克·黑格和俄罗斯宇航员亚历山大·戈尔布诺夫于9月加入了他们在国际空间站的行列。

  黑格先生和戈尔布诺夫先生乘坐SpaceX“龙”飞船抵达,该飞船有四个座位,其中两个为他们准备,另外两个则预留给威廉姆斯女士和威尔莫尔先生返程时使用。

  他们计划乘坐SpaceX飞船离开国际空间站并返回地球,在佛罗里达州海岸附近降落,届时一艘回收船将接走宇航员,再用直升机将他们送回岸边。

  但他们此行并非仅仅为了接回滞留的两人并带他们回家。他们的行程是在威廉姆斯女士和威尔莫尔先生滞留之前就已计划好的,作为美国宇航局SpaceX第9次载人飞行任务的一部分,旨在在国际空间站上进行科学实验和技术演示。

  原本由四名宇航员组成的第9次载人飞行任务缩减了一半,以便为威廉姆斯女士和威尔莫尔先生腾出返程座位。但两人并未立即回家,而是同意加入第9次载人飞行任务为期六个月的任务,直至2月。

  然后,在12月,由于原定要接他们回家的SpaceX火箭出现问题,他们原定于2月的返回计划再次推迟。

  现在,国际空间站上的四名宇航员正在等待新的四人机组,美国宇航局SpaceX第10次载人飞行任务的到来,以便在乘坐另一艘SpaceX飞船离开前交接。

  第10次载人飞行任务的宇航员们正在途中,如果一切顺利,在威廉姆斯、威尔莫尔、黑格和戈尔布诺夫回家之前,两组宇航员之间将有一个简短的交接期。

  人类经过数百万年的进化,已经完美适应了地球上的生活,因此在太空中,没有重力、没有阳光、辐射水平不同,对身体构成了真正的挑战。

  太空辐射:与地球不同,宇航员在太空中会暴露在高能辐射下,因为地球的大气层和行星磁场提供了防护。

  对于国际空间站上的宇航员来说,好消息是地球的磁层,受行星磁场主导的空间区域,提供了一定的保护,因为他们距离地球相对较近,只有250英里。

  但当宇航员前往更远的地方,比如前往月球的任务,月球距离地球约238,855英里,他们会经历更高的辐射剂量。

  微重力影响:在国际空间站上漂浮可能看起来很有趣,但重力在调节身体功能方面起着关键作用,其缺失会对人类健康产生负面影响,专家表示。由于身体没有受到在地球上习惯的作用力,这会对宇航员产生两种特别令人担忧的影响。

  首先,他们会出现骨密度下降,即骨骼变得更脆弱。根据美国宇航局的数据,如果不采取预防措施,宇航员在太空中每待一个月,承重骨的密度就会降低约1%。

  他们在太空中还会出现肌肉萎缩,即肌肉组织的消耗或变薄。骨密度下降和肌肉萎缩在地球上也会因正常衰老、不活跃的生活方式和疾病而发生,它们可能导致因跌倒、骨质疏松而严重受伤,或引发其他医疗问题。

  缺乏重力还会导致体液向上移动,导致面部肿胀和颅内压升高,这会影响视力。头痛也是太空中的常见问题。去年发表的一项研究发现,在24名接受调查的宇航员中,有22人在太空停留长达26周期间经常头痛。

  生活在封闭和孤立的空间中,社交互动有限,已知会影响人们的心理健康,而宇航员在离开地球时就接受了这些条件。

  匹兹堡大学太空生物医学中心主任阿夫欣·贝赫什提表示,这可能导致宇航员出现压力、睡眠障碍、认知能力下降和情绪障碍。

  远离朋友和家人也必然会影响宇航员,尤其是考虑到他们离家如此遥远。威尔莫尔先生和威廉姆斯女士在国际空间站的新闻发布会上经常谈到想念亲人,表示他们迫不及待地想回到亲人身边。

  由于只有约700人曾去过太空,因此数据很难获取。但迄今为止的研究表明,大多数在太空中待过一段时间的宇航员,其身体从太空生物效应中恢复的程度与他们在太空中停留的时间成正比。

  然而,一些问题可能会持续存在。2022年发表的一项研究记录了17名在国际空间站执行任务的宇航员(平均任务时长约五个半月)的骨量流失情况。

  研究显示,返回一年后,这些宇航员的胫骨(小腿骨之一)骨密度平均降低了2.1%,骨强度降低了1.3%。

  研究表明,由于微重力引起的体液转移和颅内压变化影响眼睛,一些宇航员可能会出现持久的视力障碍。这通常是由于一种被称为太空飞行相关神经-眼部综合征(SANS)的病症。

  对于那些只在近地轨道进行短期任务、为期几天的宇航员来说,约95%的生物损伤在返回后似乎都得到了逆转。

  美国宇航局宇航员弗兰克·鲁比奥于2023年从为期371天的太空旅行中返回,他透露了宇航员在长时间离开后如何重新融入生活。

  与威廉姆斯和威尔莫尔类似,鲁比奥的六个月任务最终因返回舱受损而延长了一年多。返回近四个月后,这位美国宇航员告诉《时代》杂志:“返回后的头两三个月真的专注于恢复,就是重新融入地球生活、家庭,然后还要恢复身体。你适应太空生活的速度非常快,但不幸的是,重新适应地球生活的过程有时可能会更长、更困难。我认为,这只是因为地球上的重力和其他作用力对你的身体影响更强。”

  研究人员表示,需要更多数据来充分了解太空旅行的风险,并希望最终能够为宇航员制定个性化的风险评估和缓解策略,同时考虑他们的健康状况和所执行的任务类型。

  他们说,我们对太空飞行如何长期影响人类的知识存在空白,其影响,尤其是涉及肺功能、癌症风险和细胞损伤等严重后果时,是一个活跃的研究领域。

  科学家们还表示,他们缺乏对太空带来的所有上述挑战如何影响认知功能、心理健康和神经可塑性(大脑改变和适应的能力)在长时间内的全面理解。

  但美国国家航空航天局(NASA)一直在围绕其宇航员进行实验和研究,其中大部分工作都集中在如何改善太空体验并预防尽可能多的副作用上。

  例如,NASA正在开发新的辐射探测器来监测宇航员的辐射暴露情况,以及先进的材料来提高未来任务的辐射防护能力。

  国际空间站(ISS)上还有独特的运动设备,以帮助抵消微重力的影响,大量研究也集中在确定饮食、运动和药物的正确组合,以在任务期间和返回地球后保持宇航员的健康。

  NASA还研究在孤立和封闭环境中的人员,以调查如何最好地保护宇航员免受心理健康挑战,并定期评估工作人员。

  所有关于宇航员的实验和研究都旨在解决当前国际空间站工作人员的潜在健康问题,但它们也很大程度上着眼于更艰巨的月球任务,并最终是火星任务,在那里,太空的所有风险都将被放大。

  威尔莫尔和威廉姆斯可能原本只预期在国际空间站进行短暂访问,但在新闻发布会上,他们坚称,如果任务需要,他们已经为更长时间的停留做好了充分准备。

  去年11月,NASA分享了一张威廉姆斯的照片,引发了一些人对她健康的担忧,一些公众成员表示,她看起来像是体重减轻了很多。

  这位59岁的女士在新英格兰体育网络俱乐部儿童秀的视频采访中回应了这些评论,称她所谓的体重减轻只是“谣言”。

  她补充说,她外貌上的任何变化都是由于缺乏重力导致的“体液转移”。她说自己很健康,并使用NASA的弹簧式质量测量装置称了体重,与离开地球时相同。

  她补充说,由于为保持身材所做的所有锻炼,她的肌肉增加了。“我的大腿变粗了一点,我的臀部也变大了一点,我们做了很多深蹲。”

  这对宇航员在整个停留期间都表示,他们的精神状态良好,坚称自己“没有孤独感”,也不觉得被遗弃了。

  威廉姆斯在1月份说,“最终我们想回家,”“我们不久前离开了家人。但我们在上面还有很多事情要做,在走之前必须完成这些任务。”

  首先,他们在356英尺长的国际空间站上过着典型的太空居民生活。空间站有自己的制氧系统,大约50%的二氧化碳废气中的氧气被回收。

  至于水,空间站有一个将尿液转化为饮用水的回收系统,该系统的一部分还能捕获宇航员呼吸和汗液释放到舱内空气中的水分。空间站上总是储备着大量的食物,但自他们去年对接以来,已经多次运送物资。

  你可以通过阅读去年的这篇文章,了解更多关于他们在国际空间站的日常生活,包括他们在失重状态下如何睡觉和上厕所等细节。

  但这对宇航员并没有把所有时间都花在凝视地球上,他们像空间站上的所有宇航员一样,一直在努力工作。

  据NASA称,他们与第九乘组的其他成员一起,在停留期间完成了超过900小时的研究,涉及150多个“独特的科学实验和技术演示”。

  乘组的一些最显著的工作是在国际空间站外完成的,威廉姆斯和威尔莫尔在1月份一起进行了太空行走,帮助修复了研究中子星和其他宇宙现象的中子星内部组成探测器(NICER)望远镜。

  这是自去年夏天一次因宇航员宇航服冷却回路漏水而中止的太空行走以来,NASA宇航员首次进行的太空行走。