宇航員的身體健康，離不開(kāi)太空“健身房”
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導(dǎo)語(yǔ)：4月16日9時(shí)56分許，神舟十三號(hào)載人飛船返回艙在東風(fēng)著陸場(chǎng)預(yù)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(jìn)行為期14天左右的隔離觀察，才能和大家見(jiàn)面。
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而不管是神舟十二還是神舟十三，當(dāng)宇航員們出艙的時(shí)候，都是被“抬”下來(lái)的，這是因?yàn)橛詈絾T長(zhǎng)期在太空駐留，無(wú)重力的環(huán)境將會(huì)導(dǎo)致他們由于長(zhǎng)時(shí)間未進(jìn)行身體的機(jī)能運(yùn)動(dòng)和肌肉的運(yùn)動(dòng)，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(shí)在太空的時(shí)候，健身就已經(jīng)成了航天員太空生活的重要部分。面對(duì)與地球截然不同的環(huán)境的影響，宇航員們需要通過(guò)科學(xué)地健身來(lái)維持機(jī)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(dú)特之處？我國(guó)的太空醫(yī)學(xué)發(fā)展如何？下面就讓我們一探究竟。
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天宮二號(hào)的健身時(shí)刻
太空環(huán)境如何影響宇航員的健康？
宇航員們?cè)谔丈?、工作都要在零重力的環(huán)境下進(jìn)行，這種環(huán)境會(huì)對(duì)宇航員的機(jī)體產(chǎn)生一定的負(fù)面影響。
人體在地球上時(shí)受到重力的作用，肌肉和骨骼總是要不停地對(duì)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(duì)抗重力的支撐工作，長(zhǎng)時(shí)間處于零重力的環(huán)境會(huì)對(duì)骨骼、肌肉、循環(huán)系統(tǒng)等產(chǎn)生代償性病變，進(jìn)而導(dǎo)致多種太空病。
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人體骨骼的生長(zhǎng)和發(fā)育依賴于成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞的動(dòng)態(tài)平衡。成骨細(xì)胞具有感受包括重力在內(nèi)的各種機(jī)械應(yīng)力的刺激的能力，并依照刺激進(jìn)行相應(yīng)的反饋調(diào)節(jié)。在太空失重環(huán)境，人體肌肉張力和骨骼的負(fù)荷降低，導(dǎo)致成骨細(xì)胞缺少刺激而減少活動(dòng)，而破骨細(xì)胞的活動(dòng)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(dǎo)致機(jī)體的骨質(zhì)流失，使宇航員的骨骼變得脆弱。
當(dāng)人體進(jìn)入失重環(huán)境后，肌肉也會(huì)因張力減小而接受不到足夠的刺激發(fā)生萎縮，尤其是對(duì)行走、負(fù)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(huì)明顯減弱。長(zhǎng)此以往，肌肉纖維尺寸減小、質(zhì)量減少，難以執(zhí)行正常的生理功能。因?yàn)檫@些肌肉不再需要克服重力來(lái)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(huì)“分配”更大的力來(lái)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(lái)比例來(lái)分配力量，所以血液就過(guò)多流向上身，尤其是腦部。不僅僅是血液，失重時(shí)人體的各種體液都會(huì)出現(xiàn)這樣的問(wèn)題。這會(huì)破壞人體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，導(dǎo)致水腫、眼壓增大、味覺(jué)和嗅覺(jué)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(duì)太空生活的適應(yīng)，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(yù)防或減少這些變化，就會(huì)在航天員的機(jī)體上造成永久性的病變，返回地面后就不能再適應(yīng)地面上的重力環(huán)境。因此，航天員在空間站也要進(jìn)行科學(xué)的體育鍛煉。
太空健身器材——看似簡(jiǎn)易但并不簡(jiǎn)單
早期載人航天活動(dòng)受到航天器的限制，空間小，飛行時(shí)間短，任務(wù)重，宇航員只能進(jìn)行一些行動(dòng)范圍相對(duì)較小的活動(dòng)。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(lái)，航天員的健身時(shí)間、次數(shù)、鍛煉強(qiáng)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(hào)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(jī)、太空自行車等健身器材。神舟十二號(hào)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(guó)企業(yè)自主研發(fā)制造，擁有著“零缺陷、零故障、零疑點(diǎn)”的產(chǎn)品質(zhì)量。
我國(guó)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(jīng)過(guò)層層考察篩選，被中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心選中，開(kāi)始了研制生產(chǎn)航天員健身鍛煉設(shè)備的任務(wù)。
研制航天產(chǎn)品與生產(chǎn)地面產(chǎn)品不同，航天設(shè)備需要單臺(tái)定制設(shè)計(jì)生產(chǎn)，需要根據(jù)航天器的特征和外太空的特殊環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì)，從無(wú)到有地確立中國(guó)太空健身器的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)品研制涉及空氣動(dòng)力學(xué)、人機(jī)工程學(xué)、力學(xué)、機(jī)械學(xué)等眾多學(xué)科，開(kāi)發(fā)難度大，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)高。
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使用太空跑臺(tái)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(jī)械結(jié)構(gòu)，需要潤(rùn)滑才能正常運(yùn)行，而考慮到安全因素，不能有任何潤(rùn)滑物質(zhì)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(tái)為例，太空跑臺(tái)的原理類似于地球上的跑步機(jī)，依靠部件的循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)達(dá)到艙內(nèi)跑步的目的。為了在失重環(huán)境下能夠正常進(jìn)行跑步，研究人員在改進(jìn)原有跑步機(jī)的基礎(chǔ)上又額外開(kāi)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(jìn)，最終定型。太空跑臺(tái)長(zhǎng)度較長(zhǎng)，項(xiàng)目組采用最大載重30噸的試驗(yàn)平臺(tái)做振動(dòng)試驗(yàn)，用專用離心機(jī)做加速度試驗(yàn)，最終實(shí)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(xué)的起航時(shí)刻
太空醫(yī)學(xué)也被稱為宇宙醫(yī)學(xué)，是研究人在宇宙空間生活和航行時(shí)對(duì)機(jī)體的影響和疾病防治的科學(xué)。從蘇聯(lián)宇航員加加林第一次進(jìn)入太空開(kāi)始，實(shí)現(xiàn)人類在太空中長(zhǎng)時(shí)間生存就一直是科研人員的遠(yuǎn)大目標(biāo)。
從“天宮一號(hào)”到“天宮二號(hào)”我國(guó)科研人員對(duì)宇航員的衣、食、住、行逐步改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了越來(lái)越久的太空居住時(shí)間，為未來(lái)宇宙資源的開(kāi)發(fā)提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。而兩代太空健身器材和技術(shù)體系的發(fā)展，更體現(xiàn)了中國(guó)太空醫(yī)學(xué)從無(wú)到有的進(jìn)步。
不僅如此，中國(guó)人還將中國(guó)傳統(tǒng)的中醫(yī)帶上了太空。航天員在出差時(shí)使用了太空針灸理療的便攜式穴位電刺激裝置，科學(xué)有效地保護(hù)了航天員們?cè)谲壣眢w健康，這是中國(guó)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(hào)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(xué)郭義教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心、天津大學(xué)、浙江大學(xué)研究而成。此次將中醫(yī)藥傳統(tǒng)理論與我國(guó)的航天實(shí)踐相結(jié)合，創(chuàng)建發(fā)展具有中國(guó)特色的航天醫(yī)學(xué)體系，是適應(yīng)我國(guó)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(jié)語(yǔ)：
從太空健身到太空醫(yī)學(xué)，相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)，在越發(fā)完善的太空醫(yī)學(xué)和保健設(shè)備的支持下，越來(lái)越多的中國(guó)宇航員會(huì)在太空中生活得越來(lái)越久，為和平開(kāi)發(fā)太空貢獻(xiàn)出更多的中國(guó)力量。
