宇航員的身體健康，離不開太空“健身房”
出品|網易新聞
導語：4月16日9時56分許，神舟十三號載人飛船返回艙在東風著陸場預定區(qū)域成功著陸。出差半年的太空三人組，終于回家啦！
而終于“落地”的三人組還必須接受一系列的全身檢查,并進行為期14天左右的隔離觀察，才能和大家見面。
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而不管是神舟十二還是神舟十三，當宇航員們出艙的時候，都是被“抬”下來的，這是因為宇航員長期在太空駐留，無重力的環(huán)境將會導致他們由于長時間未進行身體的機能運動和肌肉的運動，肌肉出現(xiàn)了萎縮現(xiàn)象，人體的立位耐力也大大降低。
其實在太空的時候，健身就已經成了航天員太空生活的重要部分。面對與地球截然不同的環(huán)境的影響，宇航員們需要通過科學地健身來維持機體的健康狀態(tài)。
為什么要在太空鍛煉身體？太空版的健身器械有什么獨特之處？我國的太空醫(yī)學發(fā)展如何？下面就讓我們一探究竟。
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天宮二號的健身時刻
太空環(huán)境如何影響宇航員的健康？
宇航員們在太空生活、工作都要在零重力的環(huán)境下進行，這種環(huán)境會對宇航員的機體產生一定的負面影響。
人體在地球上時受到重力的作用，肌肉和骨骼總是要不停地對抗重力，起到支撐的作用。而宇航員由于處于失重的環(huán)境下，肌體并不需要這些對抗重力的支撐工作，長時間處于零重力的環(huán)境會對骨骼、肌肉、循環(huán)系統(tǒng)等產生代償性病變，進而導致多種太空病。
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人體骨骼的生長和發(fā)育依賴于成骨細胞和破骨細胞的動態(tài)平衡。成骨細胞具有感受包括重力在內的各種機械應力的刺激的能力，并依照刺激進行相應的反饋調節(jié)。在太空失重環(huán)境，人體肌肉張力和骨骼的負荷降低，導致成骨細胞缺少刺激而減少活動，而破骨細胞的活動則不受影響，因此，破骨與成骨的平衡被破壞了。骨骼被破壞的多，重建的少，導致機體的骨質流失，使宇航員的骨骼變得脆弱。
當人體進入失重環(huán)境后，肌肉也會因張力減小而接受不到足夠的刺激發(fā)生萎縮，尤其是對行走、負重和地面站立起支撐作用的肌肉，例如腿部和頸部肌肉。此外，在失重環(huán)境下，人體的肌肉，包括軀干、膝蓋和肩部等部位的肌肉，力量會明顯減弱。長此以往，肌肉纖維尺寸減小、質量減少，難以執(zhí)行正常的生理功能。因為這些肌肉不再需要克服重力來做功，出現(xiàn)“不用則廢”的現(xiàn)象，發(fā)生了一定程度的退化。
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在地球上，血液循環(huán)受到重力的影響，心血管系統(tǒng)會“分配”更大的力來把血液泵入上肢和頭頸部。而在失重環(huán)境里，流向上身的血液不需要更大的力量，但人體的心血管系統(tǒng)還是按照原來比例來分配力量，所以血液就過多流向上身，尤其是腦部。不僅僅是血液，失重時人體的各種體液都會出現(xiàn)這樣的問題。這會破壞人體內環(huán)境的穩(wěn)定，導致水腫、眼壓增大、味覺和嗅覺失靈，甚至出現(xiàn)頭痛、惡心嘔吐、心率異常等癥狀。
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宇航員使用太空自行車
人體在太空環(huán)境發(fā)生的變化在某種程度上可以視為對太空生活的適應，然而航天員總歸有一天要再次返回地球生活，如果不采取措施預防或減少這些變化，就會在航天員的機體上造成永久性的病變，返回地面后就不能再適應地面上的重力環(huán)境。因此，航天員在空間站也要進行科學的體育鍛煉。
太空健身器材——看似簡易但并不簡單
早期載人航天活動受到航天器的限制，空間小，飛行時間短，任務重，宇航員只能進行一些行動范圍相對較小的活動。隨著飛船艙室環(huán)境的改善，各種健身器材也被研發(fā)出來，航天員的健身時間、次數(shù)、鍛煉強度等都有了很大的提高，方式也更加多樣。
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2012年6月19日，航天員劉洋首次在天宮一號上使用澳瑞特自行車
天河核心艙搭載的健身器材不僅是普通的彈力帶，還有太空跑步機、太空自行車等健身器材。神舟十二號航天員在太空中的健身生活相比前輩更加豐富多彩。
航天員們使用的健身器材全部由我國企業(yè)自主研發(fā)制造，擁有著“零缺陷、零故障、零疑點”的產品質量。
我國太空健身器材的研究以民企為主，起步較早。2006年，山西企業(yè)澳瑞特經過層層考察篩選，被中國航天員科研訓練中心選中，開始了研制生產航天員健身鍛煉設備的任務。
研制航天產品與生產地面產品不同，航天設備需要單臺定制設計生產，需要根據(jù)航天器的特征和外太空的特殊環(huán)境進行設計，從無到有地確立中國太空健身器的技術標準。產品研制涉及空氣動力學、人機工程學、力學、機械學等眾多學科，開發(fā)難度大，設計標準高。
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使用太空跑臺的聶海勝
成品除了要滿足宇航員們的健身需求，還要保證傳感器等精密元件在太空輻射、低溫、失重條件下性能穩(wěn)定。健身器材中包括大量的機械結構，需要潤滑才能正常運行，而考慮到安全因素，不能有任何潤滑物質泄漏溢出。此外，火箭發(fā)射中載荷的重量和體積意味著巨額的成本，成品更要做到體積小、重量輕，以滿足航天需求。
以太空跑臺為例，太空跑臺的原理類似于地球上的跑步機，依靠部件的循環(huán)轉動來達到艙內跑步的目的。為了在失重環(huán)境下能夠正常進行跑步，研究人員在改進原有跑步機的基礎上又額外開發(fā)了一套束縛系統(tǒng)。為了航天員穿著舒服，僅束縛系統(tǒng)就做了近20套樣品，在航天員中心不停試用，持續(xù)改進，最終定型。太空跑臺長度較長，項目組采用最大載重30噸的試驗平臺做振動試驗，用專用離心機做加速度試驗，最終實現(xiàn)了太空中也有地面上類似的跑步效果。
太空健身——太空醫(yī)學的起航時刻
太空醫(yī)學也被稱為宇宙醫(yī)學，是研究人在宇宙空間生活和航行時對機體的影響和疾病防治的科學。從蘇聯(lián)宇航員加加林第一次進入太空開始，實現(xiàn)人類在太空中長時間生存就一直是科研人員的遠大目標。
從“天宮一號”到“天宮二號”我國科研人員對宇航員的衣、食、住、行逐步改進，實現(xiàn)了越來越久的太空居住時間，為未來宇宙資源的開發(fā)提供了堅實的技術基礎。而兩代太空健身器材和技術體系的發(fā)展，更體現(xiàn)了中國太空醫(yī)學從無到有的進步。
不僅如此，中國人還將中國傳統(tǒng)的中醫(yī)帶上了太空。航天員在出差時使用了太空針灸理療的便攜式穴位電刺激裝置，科學有效地保護了航天員們在軌身體健康，這是中國傳統(tǒng)針灸首次走向太空。
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航天員太空針灸理療的便攜式穴位電刺激裝置
據(jù)悉，神舟十三號航天員乘組在軌使用的便攜式穴位電刺激裝置，由天津中醫(yī)藥大學郭義教授團隊聯(lián)合中國航天員科研訓練中心、天津大學、浙江大學研究而成。此次將中醫(yī)藥傳統(tǒng)理論與我國的航天實踐相結合，創(chuàng)建發(fā)展具有中國特色的航天醫(yī)學體系，是適應我國航天事業(yè)發(fā)展的需要，也是為宇航員提供健康保障的需要。
結語：
從太空健身到太空醫(yī)學，相信在不遠的將來，在越發(fā)完善的太空醫(yī)學和保健設備的支持下，越來越多的中國宇航員會在太空中生活得越來越久，為和平開發(fā)太空貢獻出更多的中國力量。
