空間站和飛船中的特殊環(huán)境讓宇航員更易患病，而火災(zāi)、失壓和空氣污染等事故也會(huì)威脅到宇航員的生命安全。研究人員需要找到方法，讓宇航員在遠(yuǎn)離地面醫(yī)療機(jī)構(gòu)的情況下處理好這些突發(fā)狀況，這對(duì)未來(lái)的深空探測(cè)和太空旅行來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。

在這篇節(jié)選自《環(huán)球科學(xué)》7月新刊的文章中，賽阿姆斯·蒂埃里、馬蒂厄·科莫羅夫斯基、阿德里安諾斯·格萊米斯和勞拉·安德烈-布瓦耶將帶我們看一看如何在深空探索任務(wù)中保障宇航員的健康。

撰文｜賽阿姆斯·蒂埃里（Séamus Thierry）?馬蒂厄·科莫羅夫斯基（Matthieu Komorowski）?阿德里安諾斯·格萊米斯（Adrianos Golemis）?勞拉·安德烈-布瓦耶（Laura Andre?-Boyet）

翻譯｜戚譯引

1997年2月24日，在俄羅斯“和平”（Mir）號(hào)空間站上，一臺(tái)氧氣發(fā)生器在維護(hù)操作過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，一小塊高氯酸鋰著火了。空間站距離地面超過(guò)350千米，且處于失重狀態(tài)，形勢(shì)十分緊迫。濃厚的煙霧中混合著燃料顆粒和融化的金屬滴，漂浮在空間站中，使宇航員面臨嚴(yán)重?zé)齻鸵蛑舷⒍ヒ庾R(shí)的風(fēng)險(xiǎn)?；鹧孢€可能穿過(guò)空間站內(nèi)壁，使生活艙失壓，這將迅速導(dǎo)致宇航員死亡。

機(jī)組成員們急忙戴上呼吸防護(hù)面罩，以免吸入有毒煙霧，并啟動(dòng)滅火裝置，在警報(bào)聲中僅用幾分鐘就控制了火勢(shì)。他們僅受了幾處輕傷，奇跡般地避免了最壞的情況發(fā)生。這場(chǎng)緊急事故體現(xiàn)了空間站中對(duì)宇航員生存造成威脅的三大隱患：火災(zāi)、失壓和艙內(nèi)空氣污染。如果宇航員在任務(wù)期間受了重傷，空間站上的種種限制將讓救治變得非常復(fù)雜。

就像獨(dú)自環(huán)球航行的水手那樣，發(fā)生事故時(shí)宇航員不一定總是能獲得醫(yī)療援助，尤其難以緊急撤離。因此，宇航員必須避免風(fēng)險(xiǎn)，而不是等風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生時(shí)再去承受。他們需要預(yù)判種種情況，面對(duì)各種突發(fā)健康狀況時(shí)盡可能獨(dú)立處理。國(guó)際空間站已經(jīng)環(huán)繞近地軌道運(yùn)行了二十多年，最近中國(guó)空間站也加入其中，這一全新的人類生活方式引發(fā)了相關(guān)行業(yè)對(duì)醫(yī)療風(fēng)險(xiǎn)管理的思考。無(wú)論是軌道飛行還是亞軌道飛行，太空旅行也帶來(lái)了新的問(wèn)題，例如參與者需要滿足什么樣的健康條件。

過(guò)于嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)會(huì)減少潛在旅客的數(shù)量，而過(guò)于寬松的標(biāo)準(zhǔn)會(huì)在飛行過(guò)程中帶來(lái)慢性病惡化的風(fēng)險(xiǎn)，目前我們還未能在兩者之間找到一個(gè)平衡點(diǎn)。此外，所謂的深空探索（如月球表面探索和火星探索）也提出了新的問(wèn)題，例如，在這種惡劣環(huán)境下人類的防護(hù)和適應(yīng)能力如何，更不必說(shuō)完全自主地在這樣的環(huán)境中進(jìn)行醫(yī)療護(hù)理的艱難程度了。

充滿風(fēng)險(xiǎn)的空間

即使是空間站內(nèi)的日常活動(dòng)，有時(shí)也會(huì)帶來(lái)危險(xiǎn)。就像在潛水艇上一樣，宇航員要一連數(shù)月生活在一個(gè)狹小、嘈雜的空間里，周圍是數(shù)不清的電線、控制面板和制冷系統(tǒng)，理論上這些設(shè)備都可能引發(fā)觸電、燒傷或刺激性物質(zhì)暴露。太空任務(wù)的另一特殊之處在于，需要出艙對(duì)某些設(shè)備（如電池、電纜、天線等）進(jìn)行維護(hù)和維修操作。這些艙外活動(dòng)具有風(fēng)險(xiǎn)，而且對(duì)體力要求很高。這類活動(dòng)通常持續(xù)數(shù)小時(shí)，期間宇航員要保持精神高度集中。這些任務(wù)中使用的宇航服是真正的獨(dú)立迷你空間站，包含了所有維持生命所必需的設(shè)備。

在宇航服內(nèi)部，宇航員處于低壓環(huán)境（30千帕），這提升了宇航服的靈活性，以便宇航員活動(dòng)肢體，操作工具。從艙內(nèi)氣壓到宇航服內(nèi)低壓環(huán)境的轉(zhuǎn)換是受到控制的，在一個(gè)減壓室內(nèi)完成，以避免宇航員患上減壓病，這種病與人們熟知的潛水員減壓病相似。最后，還存在一個(gè)重大的風(fēng)險(xiǎn)因素：與太空垃圾或微隕石相撞，這些物體的飛行速度可達(dá)到每秒數(shù)千米。

另一個(gè)環(huán)境限制也同樣重要，那就是失重。在地球上，我們能夠行走、跳躍、跑動(dòng)、保持平衡，并根據(jù)體力活動(dòng)強(qiáng)度和姿勢(shì)變化調(diào)節(jié)心臟輸出量，這是因?yàn)槲覀兊纳順?gòu)造已經(jīng)適應(yīng)了地球的重力。我們的肌肉、骨骼、內(nèi)耳、心臟和血管系統(tǒng)都在重力作用下經(jīng)過(guò)了數(shù)百萬(wàn)年的演化。而在離地面400千米的高空中，宇航員們處于自由落體狀態(tài)。機(jī)體的每一個(gè)生理系統(tǒng)都傾向于找到一種新的穩(wěn)態(tài)，即新的功能平衡點(diǎn)，但這種適應(yīng)是有限的。

限制的消失反過(guò)來(lái)成了一種限制：骨骼礦物質(zhì)逐漸流失，變得越發(fā)脆弱；外力的減少會(huì)導(dǎo)致骨骼礦物質(zhì)快速流失，增大了骨折和腎結(jié)石的風(fēng)險(xiǎn)；姿勢(shì)?。ňS持姿勢(shì)的肌肉）萎縮，血管壁增厚；視覺(jué)敏銳度有時(shí)會(huì)下降，原因之一是血液重新分布進(jìn)入上半身造成的顱內(nèi)高壓；運(yùn)動(dòng)感覺(jué)協(xié)調(diào)也改變了。重力的消失造成了一系列癥狀，與衰老或長(zhǎng)期臥床的影響相似，這增加了機(jī)體對(duì)某些疾病的易感性，并削弱了機(jī)體在患病或受傷時(shí)的應(yīng)對(duì)能力。甚至基因的調(diào)控和表達(dá)也會(huì)受到影響，就像那項(xiàng)著名的孿生子研究所揭示的那樣。

此外，宇航員還攜帶了大量的抗生素，以應(yīng)對(duì)肺部或尿路系統(tǒng)的細(xì)菌感染。在太空中，多種因素的結(jié)合放大了感染的風(fēng)險(xiǎn)。因?yàn)榄h(huán)境狹小而封閉，細(xì)菌很容易發(fā)生人際傳播。同時(shí)，宇航員的免疫抵抗力也被削弱了，這可能是因?yàn)槿蝿?wù)的壓力、睡眠紊亂和心律紊亂、放射性環(huán)境和食物營(yíng)養(yǎng)成分受限。最后，多項(xiàng)研究顯示太空站的條件（封閉、人造的低壓環(huán)境）可能催生對(duì)治療有更強(qiáng)抵抗性的細(xì)菌（例如形成細(xì)菌生物膜，阻礙抗生素滲透和生效），甚至毒性更強(qiáng)的細(xì)菌。

太空的輻射環(huán)境也會(huì)加速藥物活性成分的分解，長(zhǎng)此以往可能使藥物失效，這在火星探索等長(zhǎng)期任務(wù)中可能造成問(wèn)題，因?yàn)椴豢赡茉趫?zhí)行任務(wù)期間得到補(bǔ)給。

如何降低風(fēng)險(xiǎn)

為了在這個(gè)遠(yuǎn)離醫(yī)療機(jī)構(gòu)的獨(dú)特環(huán)境中保護(hù)宇航員的健康，各國(guó)航天局和醫(yī)療機(jī)構(gòu)已經(jīng)采取了一系列措施，從三個(gè)方面來(lái)降低風(fēng)險(xiǎn)：預(yù)防、應(yīng)對(duì)和機(jī)上自主醫(yī)療。

一種預(yù)防措施就是嚴(yán)格選擇身心健康的年輕宇航員，以避免他們?cè)谌蝿?wù)期間身體狀況惡化，出現(xiàn)慢性?。ㄈ绨d癇、哮喘或心力衰竭）發(fā)作的狀況。招募完成后，一支醫(yī)療團(tuán)隊(duì)將在整個(gè)飛行任務(wù)準(zhǔn)備階段對(duì)宇航員進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)內(nèi)容是標(biāo)準(zhǔn)化的，包含阻抗測(cè)試、骨密度控制、眼科和聽(tīng)力檢查。這些測(cè)試是為了確保宇航員出發(fā)前沒(méi)有身患疾病，并為起飛后的健康監(jiān)測(cè)提供參考數(shù)據(jù)。在起飛前隔離14天能減少將潛伏的傳染性疾病帶入空間站的風(fēng)險(xiǎn)。一切可疑癥狀都會(huì)將宇航員排除在任務(wù)之外，以確保本人和同事們的健康。一個(gè)著名的案例就是肯·馬丁利（Ken Mattingly），他在起飛前幾天被懷疑患上了風(fēng)疹，無(wú)緣“阿波羅”13號(hào)（Apollo 13）任務(wù)。

另一個(gè)預(yù)防措施就是使用環(huán)境健康系統(tǒng)（EHS）對(duì)國(guó)際空間站內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行密切監(jiān)控。這個(gè)系統(tǒng)包括多臺(tái)監(jiān)測(cè)設(shè)備，能檢測(cè)空間站的水或表面潛在的微生物污染?？臻g站內(nèi)的空氣質(zhì)量同樣受到監(jiān)控，系統(tǒng)會(huì)在發(fā)現(xiàn)甲醛或一氧化碳等有毒氣體時(shí)發(fā)出警報(bào)。最后，射線劑量計(jì)能監(jiān)測(cè)輻射風(fēng)險(xiǎn)，就像地面上的核電站或放射性醫(yī)療機(jī)構(gòu)的工作人員監(jiān)測(cè)電離輻射風(fēng)險(xiǎn)那樣。

在預(yù)防措施的基礎(chǔ)上，還要準(zhǔn)備應(yīng)對(duì)措施，目的是減少不可控制的變量（如失重和禁閉環(huán)境）對(duì)生理或心理的影響。例如，為了避免太空航行引發(fā)的肌肉流失，宇航員每天必須運(yùn)動(dòng)兩個(gè)半小時(shí)。國(guó)際空間站也為此配置了多種設(shè)備，有帶安全帶的跑步機(jī)和動(dòng)感單車，還有先進(jìn)阻抗訓(xùn)練器（ARED），這是一種適應(yīng)失重環(huán)境的肌肉訓(xùn)練設(shè)備。另一些應(yīng)對(duì)措施是營(yíng)養(yǎng)學(xué)方面的，科學(xué)家正在研究在太空任務(wù)期間通過(guò)攝入多酚維持肌肉量的方法。

前兩種保護(hù)措施（預(yù)防和應(yīng)對(duì)）是有效的，占據(jù)了近地軌道航天任務(wù)中風(fēng)險(xiǎn)管理策略的大部分。不幸的是，在這個(gè)危險(xiǎn)的環(huán)境里，我們無(wú)法完全消除受傷或患病的風(fēng)險(xiǎn)。有統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)顯示，在持續(xù)6個(gè)月的軌道空間站任務(wù)中，發(fā)生嚴(yán)重疾病或創(chuàng)傷的概率為每人1%到17%。太空探索的歷史上也多次出現(xiàn)先例。在1961-1999年間，國(guó)際空間站仍未投入使用的時(shí)候，有記錄的在軌飛行器上發(fā)生的嚴(yán)重醫(yī)療事件為17起，其中4起事件要求緊急返回地球。面對(duì)心率失常、嚴(yán)重尿道感染和無(wú)法用止痛藥抑制的頭痛，機(jī)組負(fù)責(zé)人選擇了縮短任務(wù)時(shí)間，以免在飛行器上冒險(xiǎn)進(jìn)行醫(yī)療操作。

第三道防線就是為國(guó)際空間站內(nèi)部配備醫(yī)療和外科手術(shù)設(shè)備，以便機(jī)組人員盡可能獨(dú)立應(yīng)對(duì)各種突發(fā)健康狀況。這就是國(guó)際空間站中健康維持系統(tǒng)的作用，它配備超過(guò)190種藥品，按照緊急程度分類存放在不同的藥箱里，用于應(yīng)對(duì)最有可能發(fā)生的疾病。例如，沒(méi)有惡化風(fēng)險(xiǎn)的輕微感染很容易使用“門診”藥箱處理，這個(gè)藥箱中的藥可以很好地應(yīng)對(duì)常見(jiàn)的小毛病（如太空病、惡心、便秘、輕微燒傷等）?？臻g站上還配備了超聲波儀器，可以檢測(cè)多種疾病，為診斷帶來(lái)了很大的幫助。

但是，每一道防線（預(yù)防、控制和自主應(yīng)對(duì)）都有局限性。例如，國(guó)際空間站上自主醫(yī)療的一些技術(shù)或策略上的弱點(diǎn)，在火星探測(cè)等更長(zhǎng)期的任務(wù)中可能會(huì)造成巨大的困難和醫(yī)療困境。

到目前為止，太空醫(yī)學(xué)仍然是一個(gè)非常開(kāi)放的研究領(lǐng)域，隨著太空探索向更遠(yuǎn)的距離發(fā)展和對(duì)旅客開(kāi)放，這個(gè)領(lǐng)域探討的問(wèn)題也在發(fā)生變化。為了加深我們對(duì)這個(gè)領(lǐng)域的理解，國(guó)際空間站仍然是一座研究失重科學(xué)的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。

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