在地球轨道飞行中，由于离心力抵消了地球引力的作用，使航天器内原本的重力环境转为一种微重力环境。该环境中的人体及其他生物体的生命过程，以及许多物理过程都会发生一系列变化，这些变化被称之为微重力效应，即失重效应。在航天飞行期间，航天员因处于失重环境，也会由此引发失重生理效应。何谓失重生理效应？相应的防护措施有哪些？

 

 

就像人体各生理系统功能按照组织结构和调控机制，被分为不同的层次一样，失重环境对人体产生的生理效应也可以分为三个层次：

 

 

主要发生在神经系统，机体内存在直接和间接感知重力变化的器官，当重力变化信息作用于人体时，首先影响到的是机体姿态维持和空间定向功能，表现为眩晕、恶心等运动病反应，即“空间运动病”。这种效应在进入失重环境后的三天内较为明显。该层次效应的特点是时间短、适应速度快。

 

 

主要是机体内环境的重新调整，因失重后体液的头向转移，涉及循环、体液调节、血液和内分泌等系统，主要表现为压力感受器反射功能改变、血容量和循环系统引发相应调整等。该层次效应的特点是需重新建立新的平衡，一般需要数周的时间。

 

 

主要是失重的低动力效应，涉及肌肉和骨骼系统等方面，即重力消失而引起的肌肉和骨骼负荷及做功减少的状态，主要表现为骨骼肌萎缩，长期失重环境可改变肌纤维的比例和骨代谢的过程。该层次效应的特点是持续时间长，应及时采取适当干预，避免对健康造成影响。

 

 

 

 

失重引起的生理效应在本质上是人体对微重力环境的适应性变化。为了减小失重环境对机体的影响、维持航天员的身体健康，帮助其更好地适应太空环境，以及返回地面后更快地适应于1G的重力环境，必须制定和采取科学有效的防护措施，对于保障长期飞行中航天员的健康、开展航天医学研究都是十分重要的。在空间站阶段，针对我国航天员采取的失重防护措施主要为：

 

 

 

位于天和核心舱的太空跑台类似于地面上的跑步机，是最重要的失重效应防护设备，当航天员站立在跑台上时，由弹性束缚带将航天员固定在跑台上，给航天员的下肢施加一定作用力，主要用于有氧耐力锻炼，同时也可达到对骨骼的高冲击性锻炼。保持一定量的跑步锻炼可以减少体液头向转移，提高航天员的运动耐力。

 

神舟十八号乘组使用太空跑台锻炼

 

 

位于问天实验舱的太空自行车类似于地面上的自行车，是一种可计量运动做功量的设备，由带有摩擦阻力的飞轮与脚踏联动组成，该设备主要用于锻炼腿部肌肉，维持上下肢肌耐力，提高机体有氧工作能力，与太空跑台均为综合锻炼心血管功能的重要装置，也可作为研究和评价航天员心血管功能改变的实验设备。

 

神舟十八号乘组使用太空自行车锻炼

 

 

位于梦天实验舱的抗阻锻炼装置是一种不依赖于重力的锻炼装置，由可自由选择配重的飞轮组成，以飞轮进行旋转时产生的惯性作为航天员的锻炼负荷，航天员可以通过飞轮进行离心与向心运动锻炼，进行更大负荷、全身或单一关节的高级抗阻训练，解决了长期航天飞行中失重性肌肉萎缩和骨丢失的问题。

 

神舟十八号乘组使用微重力抗阻装置锻炼

 

 

拉力器与抗阻锻炼装置都是针对力量的训练措施。拉力器是一种简单易行的锻炼设备，以橡皮绳或弹簧制成，航天员通过克服这些弹性物品的阻力，可以对头颈、四肢、腰部等部位的部分肌肉起到锻炼作用，有效预防肌肉群萎缩和力量减弱。

 

神舟十八号航天员使用拉力器和太空跑台锻炼

 

除上述最主要的防护设备外，空间站内还配备了其他针对身体局部的锻炼设备，例如手部握力器、腕力球，以及呼吸肌锻炼器等，对于维持对应肌群的力量和耐力都非常有效。

 

 

神舟十八号航天员使用握力器锻炼

 

 

 

 

除上述防护措施，航天员还可以通过以下方法对抗失重生理效应。

 

 

企鹅服是一种特殊的对抗失重效应的防护设备，航天员在太空穿着它如同穿了紧身衣一样。服装的夹层中设计有多个弹性带，航天员穿在身上活动时必须克服衣服的弹性阻力，通过这些弹性阻力的作用，可以模拟地面上的运动拉力，通过力刺激使肌肉保持张力。

 

神舟十三号航天员在轨展示企鹅服

 

 

药物是对抗失重环境影响的有效措施之一。科研人员会给航天员准备一些安全常用的药品，如预防空间运动病的药物（如地芬尼多、茶苯海明等），以及预防骨质疏松的药物等。此外，还会结合中医药来改善失重环境对航天员身体的影响。

 

 

在飞行中，航天员需保持良好的饮食和营养，及时补充体液，从整体上提高对失重影响的能力；对身体局部采取束缚加压，可调节血液分布并减轻失重状态下血液重新分配所产生的影响；使用“太空针灸”等电刺激装置，可预防心律失常、骨质疏松等问题。

 

“太空针灸”开箱

 

航天飞行中多样化的失重防护措施共同构成了一个综合的防护体系。这些措施不仅保障了航天员的健康，也体现了人类对太空环境适应能力的不断探索和进步。随着载人航天技术的发展和对太空环境理解的深入，未来的失重防护措施将为人类在太空的长期居住和工作提供更坚实的健康保障。