失重环境航天员如何对抗“空间适应综合征”?
人类进入空间失重环境后,机体会发生“空间适应综合征”,包括持续发生的骨代谢失衡和肌肉萎缩,这是航天员面临的重要挑战之一。为了保证航天员长期在轨工作,航天员科研训练中心做了大量科研工作,不断更新技术设备。那么失重环境下航天员如何对抗“空间适应综合征”呢?
航天员骨质丢失是失重生理效应之一。正常造骨需要骨膜接受重力和其他机械刺激。失重时骨膜失去重力刺激,造成骨质疏松,尿钙、粪钙排出量增加,骨骼脱钙,骨密度下降。
中国航天员科研训练中心研究员 中国载人航天工程航天员系统副总设计师 李莹辉:由于没有重力,会导致随着时间延长,肌肉萎缩、骨骼丢失、骨钙质流失的问题越来越严重。所以为了确保航天员健康,我们一直在不断发展有效的防护对抗措施。从这几次飞行状态来看,措施还是非常有效的,他们的体力,包括对重力再适应的能力都在不断增强。
中国航天员科研训练中心基于骨液流震动原理研发了骨丢失对抗仪,通过在轨对骨液流的震动刺激,引发细胞相互作用,达到对抗骨丢失的目的。
中国航天员科研训练中心副研究员 张洪玉:这个设备主要基于高频、低幅、短时的力负荷刺激,增强骨内细胞的活性。放在小腿胫骨,对它进行力学刺激,提高骨内营养分子流动,提高成骨细胞活性,来达到增加骨质骨量的目的。对机体胫骨位置击打,对整个下肢机体都是一种保护。
我们常说“骨肉相连”,人在太空中失去重力束缚后,不光会出现骨丢失的情况,肌肉萎缩也会随之而来。通过高精度扫描,科研人员可以对航天员的下肢进行三维建模,准确掌握航天员下肢肌肉变化情况。
航天员科研训练中心研究发现,与肌肉相连的结缔组织的刚度、硬度,对于航天员肌肉力量的维持也非常重要,并首次获取了航天员跟腱形态随着太空飞行时间的发展变化特征。
经过长期空间飞行,航天员的跟腱将会变得更细、更容易拉伸,这对肌肉力量的传递、存储、释放的效率都会造成影响。对此,在科研人员的针对性指导下,航天员通过大复合抗阻力运动,使得肌肉、筋膜、跟腱等各个组织都得到全面有效的锻炼。
中国航天员科研训练中心研究员 李志利:我们建立了失重状态下的运动生物力学仿真模型,反推出航天员在轨锻炼时候的肌肉的用力程度,这样就知道整个运动过程中每块肌肉的用力特征,对于分析肌肉的萎缩以及指导航天员锻炼有很好的意义。