人体如何适应宇宙航行

蔡翘

四月十二日，苏联"东方号"载人的卫星式宇宙飞船进入太空胜利返航，加加林少校第一次成功地完成了人类宇宙航行的任务，这是人类征服宇宙的一个新纪元。这一光辉的创举，受到了中国人民和全世界爱好和平的人民的热烈欢呼，又一次证明了苏联科学技术的卓越，证明了社会主义制度的优越性。

人要飞向宇宙，并能安全返回地球，除了要在技术上解决宇宙飞船精确的发射和返回等问题外，还必须解决人如何能适应宇宙空间的生活问题，如宇宙飞船在上升和下降时所产生的超重问题；宇宙飞船进入卫量轨道所产生的失重问题；宇宙空间的气压和温度问题；宇宙空间的各种射线问题等等。本文仅就以上几个问题向青年同志们作一些简要的解释

如何克服超重？

什么叫超重，为什么会产生超重现象呢？我们知道，物体（包括人体）所以有重量，是由于地球的引力，或叫地心吸力。引力的大小随物体距离地球中心的远近而不同；距离愈远，引力愈小，体重愈轻；例如南北极地面距离地球中心比赤道地面近，所以同一质量的物体在南北极较重。在没有空气阻力的空间，物体自由降落，以每秒9．8米的加速度向地面下堕这种加速度运动我们称它为一个地心引力单位。凡物体运动速度的改变都会引起物体的超重现象。如加速度等于一个地心引力单位时，物体重量增加一倍，二个单位时即增加二倍，依次类推。减速度也是使物体运动的速度发生变化，也一样可以引起超重。因此，我们可以说，超重现象是由于物体运动速度的改变所引起的。

我们乘电梯时若启动上升太快，就会感到整个身体骤然下沉，脚底压在地板上很紧，这就是由于电梯向上的加速度而使人体重量增加产生的超重。电梯的这种速度变化不太大，故产生的超重现象也小；喷气式飞机高速飞行时进行转弯、盘旋、俯冲后垂直上升等，加速度就比较大。宇宙飞船的上升要在极短的时间内达到每秒八公里，加速就很大；下降时，要从每秒八公里在半小时内减速到着陆时每秒不超过十米，减速更是大。因此宇宙飞船在上升和下降过程中超重最高可达十个地球引力单位，即使物体重量加重十倍

人体在遇到超重情况下将会有什么反应呢？由于人体重量增加了，动作就很费力，甚至抬不起手，抬不起头，站不起身，胸部受到压力而感到不舒服。但更重要的是影响血液循环，因人体的大血管是沿身体的纵轴作上下行的。如果加速度的方向是由脚到头，身体的重力将是由头到脚，这时除脚底与臀部受压到与地板或座椅接触很紧，手足不容易提起，肠胃道向下移动及面孔肌肉被拉向下外，大部分血液将流向腹部及下肢，因而心脏血少，头部血更少。如果加速度超过四个单位，一般人要发生眼睛发暗，甚至失去意识。如果加速度的方向是由头到脚，影响更加严重，血液将冲注头脑，只要超重二、三个单位就会引起眼睛发红，甚至发生脑冲血。但人体对横向加速度的耐力就比较大，因为人体内没有大血管是横行的，所以这种方向的加速度并不严重地影响血液的循环。在没有防护装备的情况下，一般可以耐受八到十个引力单位，如加上平日预先锻炼，并穿上防护服装，耐力还可以提高。这种防护服装是利用机械力于超重时自动压迫腹部及大小腿，以避免血液在那里积聚。飞行员在宇宙飞船中采取卧的体位并穿上防护服装，对十个单位的加速度影响是完全可以耐受的。

卫星式宇宙飞船飞行所遇到的超重是比较严重的。飞船之所以能达到地球卫星轨道，主要是依靠它能从地面启动时就不断增加速度。如用三级火箭的话，第一极的加速要达到8—9个单位，第二级6—7个单位，第三级4—5个单位，总共约需6—7分钟；在此时间内超重起伏三次（由于三级火箭），形成三个高峰的变化。如果加速度的方向是由后向（即由背向胸）的话，这样大和长而且发生三次变化的超重，人是可能耐受的。加加林少校的胜利飞行更证明其如此。

人对失重的适应性

宇宙飞船进入卫星轨道时，由于地球引力与飞运动的离心力大约相等，所以就发生失重（全部或大

部）现象。宇宙飞船脱离轨道进入大气层前的自由降落一段时期，也会发生失重现象。

失重的影响可从两方面来考虑；一方面是人体本身失去重量的影响，另一方面则是周围物体失去重量的影响。人体本身失去重量对于基本生理功能如呼吸、消化及血液循环等是有一定的影响的；例如血液没有重量，心脏就不必那样费力，呼吸肌没有重量，呼气就不可能是被动的。但是，由于这种影响不大，身体的代偿机能又是那么灵活，适应得那么快，以致微小而短时的改变不易表现出来。因此可以说，失重对基本生理功能是没有严重影响的。但是，在知觉及运动方面却有深刻的影响。根据飞机失重的研究报告，失重时觉得身体飘浮，不能着地，除用视觉来指导外，认识体位及协调运动都是很困难的。身体的重量原来会刺激肌肉感受器、内耳耳石器和皮肤触觉器（当重量压迫皮肤，使之与接触物贴紧），从而供给大脑以身体体位所在的各种信号。大脑丧失这一系列信号，所以一时失去了定向能力及动作协调能力。不过，人的代偿能力很强，失重之后就多用眼睛、多用脑子以补偿内耳耳石器、肌肉及皮肤感受器之缺乏刺激的缺陷，在短期之内或经过几次练习之后就变成习惯而不感到失去定向及肌肉协调的障碍了。

对于周围物体的失重，开始时自然也不习惯，因为一切物体都要固定，不然就会飘浮空中，四处乱飞。水不能从瓶中倒出，食物必须做成膏糊，用手挤或用力吸才能吃下去，大小便必须使劲，自来水笔将失去作用等等，诸如此类不习惯的事情和动作当然还很多。

对于超重和失重的适应，飞行员的条件是很重要的，飞行员的健全体格、能胜任巨大加速度负荷的体格，正确的思想，坚强的意志，稳定的情绪，机智灵活，能吃苦耐劳，反应迅速而准确，都是很重要的。这就要求在挑选、训练和锻炼几方面进行很好的准备。加加林少校之所以获得成功，说明苏联宇宙医学在保证工作上是有杰出成就的。

宇宙空间的气压和温度

宇宙空间气压极低，几乎接近真空，没有人体呼吸所必须的分子氧气，如果没有特别设备，人在其间是不能生存的。在人造地球卫星轨道上温度的变化是很大的，向太阳时辐射热可高达摄氏六、七百度，而在地球的背面则温度可下降至零下一百五十度。在这么高和这么低的温度中，人能忍受的时间是很短的。由于上述原因，人要进入宇宙空间和停留在那里，即使是比较短的时间，也必须创造一个适合于生存的小环境。这个小环境就是密闭舱。舱内维持接近于地球表面压力和氧气成分，同时用药剂吸收由人体排出的二氧化碳和水。舱壁必须隔热。舱内具有温度调节器，使舱内温度保持在摄氏15—25度之间。人在生活中不能缺乏氧气，也不能呼吸浓度过大的二氧化碳。苏联在1960年所发射的卫星式宇宙飞船的密闭座舱已完全解决了这一系列问题。例如用吸收剂保持舱内二氧化碳在1％以下，用液体或压缩氧气使舱内氧气成分保持在21—24％之间，用吸水剂使湿度不超过35—40％，舱内气压则由压力调节器使它接近地球海平面的压力。

宇宙空间的各种射线

宇宙空间的各种射线，如紫外线、软X线和宇宙线，特别是宇宙线之损害人体，早就引起了物理学家及生理学家的注意，并进行了多方面的测定和实验（例如在高山顶、高空气球、高空火箭、人造地球卫星上测定电离辐射和宇宙微粒子辐射的强度等）。但直到最近，苏联卫星式宇宙飞船的生物学研究才确定了在离地面三、四百公里的人造地球卫星轨道上，各种射线的强度及密度，在一定的防护措施之下（紫外线大部分不能透过玻璃或塑胶板，X射线不能穿透重金属板），不但不足以引起高等动物的急性创伤，也没有严重的慢性危害和遗传影响。根据苏联两次卫星式宇宙飞船所携带的生物体试验结果，证明在地球表面上空几百公里之内，宇宙线对生物体的影响是不大的。

苏联“东方号”载人宇宙飞船发射和返航的胜利，使人类征服宇宙的历史揭开了新的一页。过去浩瀚的宇宙对于人们是神秘的，对它，人们长期地相传着种种美丽的想象，嫦娥奔月的神话，就表现了我国古代人民遨游太空的幻想，可是今天太空飞行已成为现实。从今以后，人类将不再是局限在地球的摇篮里，人类飞到月球、星球上去的日子已经不远了。