忙碌的太空生活

章江

进入太空后，针对宇航员进行的种种训练就会结束吗，他们会轻松很多吗？当然不！事实上，宇航员在太空中只会更加忙碌。除了进行日常的训练和规定的科学活动外，他们还要接受周密的监测，而参与许多具有高科技含量的实验则更是宇航员的家常便饭。当然，这些监测和训练的数据不仅能支持未来的宇航员走得更远，也能为我们普通人提供帮助。

本文借欧洲航天局（ESA）几名宇航员在空间站所做的几个实验项目，为读者展示一下宇航员忙碌的太空活动及其科学价值。

呼吸道监测

2014年7月2日，在美国宇航局约翰逊航天中心9号楼，来自欧洲航天局的宇航员萨曼莎·克里斯托弗里蒂，接受了使用航天器宇宙飞船模拟设施（SVMF）的训练。训练包括约200个不同的科目，为宇航员在轨道上应对任何问题或紧急情况做好各种准备。

人类在呼吸时会释放出一些一氧化氮微粒，它们的数量变化可以作为检测肺部炎症的指标，但这种方法的原理尚未完全弄清楚。为此，此次新设的呼吸道监测实验项目，增加了对宇航员呼出一氧化氮数据的采集。萨曼莎和其他宇航员呼吸时将佩戴分析微粒的便携式防毒面具，以测试太空中一氧化氮的含量变化，评估其作为诊断工具的价值。

有人担心，灰尘可能会危及宇航员在其他行星或月球上活动时的健康。例如，“阿波罗计划”的登月宇航员就表示，月尘无孔不入，它们会粘附在设备和衣服上，被带入航天器。于是该实验不但要在国际空间站的正常压力下进行，而且为了模拟月球基地环境，还会将其置于探索密闭舱半压力的环境里面，这也是探索密闭舱第一次被用于科学研究。

这些有关呼吸道监测的实验，将为未来宇航员登上月球或其他星球铺平道路。

软骨训练

人体的软骨可以吸收震动，减少骨关节的摩擦，为骨骼提供必要的保护。但人体自身不会修复受损的软骨，因此会出现关节疼痛和关节炎等病症。

不过在太空生活时，微重力环境不会对宇航员的关节产生什么压力，因此科学家判断，人体骨骼中的钙质会不断流失，甚至还会自行减少一些软骨。为了检验这一理论，在执行宇航任务的前后，科学家会分别用核磁共振成像扫描宇航员的膝盖，以记录他们软骨的变化。

为了保证软骨健康，适应重返地球后的生活，宇航员通常会接受软骨训练。这种训练的相关指标非常精细，负载不能太重，以防挫伤软骨、损害运动组织;也不能太轻，太轻无法达到训练效果。

接受灵巧测试

事实上，软骨训练不仅对宇航员非常有用，而且对那些长期卧床的患者也会有很大帮助。训练可以研究防止软骨损伤的方法，提高对关节炎的认识。

生物周期节律

人体的生物钟会跟随地球的24小时周期运转，并对阳光做出反应，让我们在白天精神抖擞，在夜晚昏昏欲睡。

但在宇宙空间中，比如在国际空间站环绕地球时，宇航员每24小时会经历16次日出和日落，这就打破了人体原有的生物周期，但同时也成了一个研究生物周期节律的宝贵机会。

生物周期节律的实验将测量宇航员的体温和褪黑激素，后者是一种与睡眠相关的激素。在测量宇航员的体温等数据时，科学家会使用一种名叫Thermolab的新传感器。依据检测信息，生物学家可以为宇航员提供有效的休息解决方案，尽量降低在宇宙空间中混乱生物周期造成的影响，并让宇航员在关键时刻保持警觉，打起精神。

其实目前关于生物周期节律的实验对于下一代宇航员，以及在地球上工作不定时的医生和急救人员等都很有意义，特别是在南极康科迪亚研究基地工作的研究人员，他们一年中有近4个月的时间见不到阳光。这些实验数据将被共享，与ESA“火星500计划”等单独进行的研究相比较，帮助我们了解人体的生物钟奥秘。

皮肤-B实验

在国际空间站执行任务期间，萨曼莎参与了皮肤-B实验。皮肤能够保护肌体，调节温度，还能让我们感知物体。但随着年龄的增长，我们的肌肤会变得脆弱，损伤后需要花更长的时间愈合。特别是在宇宙空间中，宇航员会失去更多的皮肤细胞，导致肌肤迅速衰老。皮肤开裂、起皮疹、皮肤发痒等是所有宇航员都会遇到的问题。

该实验旨在收集关于皮肤结构、氧化作用、水合作用和弹性的数据，目标是建立皮肤如何变老的计算机模型，这将有助于探究保护人体皮肤的有效方法。

太空头痛

近四分之三的宇航员在太空患头痛病，最初的几个星期常常更糟糕。这种头痛于我们在地球上的感觉不同，一些宇航员将其描述为“爆炸般的疼痛”。

针对太空头痛现象，科学家采用了最常规的问卷调查，以了解宇航员所经历的头痛情况和频率，分析太空头痛出现的真正原因——难道和在微重力环境里流体向头部运动有关？地面上和太空中的头痛之间有没有什么必然联系？

在2012年执行任务时，ESA宇航员安德烈·库伊佩尔斯成为了第一个调查对象。研究人员会根据头痛疾病的国际分类，对宇航员的太空头痛进行归类和分析。目前，所有宇航员都将定期填写一份问卷，供研究人员进行数据收集。

能量监测

对于宇航员来说，如何保证他们在执行任务时拥有充足的能量非常重要。以探索火星的任务为例，到达火星需耗时18个月，在只有一定载重量的前提下，我们又该如何确保宇航员充足的食物呢？

能量监测实验要解决的主要問题，就是了解宇航员在这18个月里需要多少食物。想象一下，在火星着陆这种关键时刻，如果宇航员能量耗尽，那么后果将非常可怕。

来自ESA的宇航员安德烈·库伊佩尔斯、卢卡·帕米塔诺和亚历山大·格斯特，都参与了这项复杂的实验。工作人员既要规划足够的食物供宇航员的能量消耗之需，又不能供应过量。如同大多数生理学实验一样，测量要贯穿于飞行之前、期间和之后的全过程，这是记录在地球和在微重力环境里生活差异的唯一方式。

实验的太空部分总计持续了11天，宇航员将食用专门包装的太空食品，包装袋上会有条形码，让宇航员了解其具体成分。在太空中，宇航员还会饮用含有氘同位素的水，并定期收集水及尿液样本。同位素能幫助科学家研究宇航员在11天中的能量水平是如何变化的。

灵巧测试

在过去15年的20多项试验中，一组科学家一直在跟踪了解宇航员在太空中是如何抓紧物体的，借此了解失重环境会对人体的抓握产生何种影响。宇航员经常会在太空舱内进行抓取小物体的精准练习，因为在不允许有任何闪失的环境里，宇航员对精细运动的控制至关重要。

2017年下半年，萨曼莎还将在国际空间站执行相似任务。在灵巧测试中，她将在失重环境下手握一个特制传感器，准确抓取漂浮的球状物体。该项测试的数据还将实时传回地球，帮助工程师设计假肢。

骨质疏松检测

宇航员在进行太空飞行前后，一定会接受骨质早期检测。医生通过研究宇航员的血液和尿液指标，配合X线断层扫描，来了解其骨骼结构的变化。

事实上，宇航员在微重力环境下的骨量流失非常严重，所有宇航员在太空中每个月损失的骨量至少达到1%，极易患上骨质疏松症。目前，人类的活动范围还只限于月球，未来倘若要前往更加遥远的行星或天体，执行耗时更长的任务，那么保证宇航员的身体健康就会更加关键。

当前，医生主要会靠改进饮食等手段来保持宇航员的骨质，但他们希望找到一个更有效、人体更易于吸收的方法。为此，研究人员将24小时监测宇航员体内的骨质变化情况，以了解造成骨质流失的最大“凶手”。一旦科学家找到了行之有效的解决方法，那不仅能为将来的深空探测打好基础，还能为普通人进入老龄阶段后的骨质流失提出解决方案。

免疫实验

太空是一个极其微妙的环境，在太空中生活也是一个非常有趣的体验。然而，这一切并不见得美好，除了要忍受剧烈头痛等问题外，宇航员还会面临各类身体损害，有超过一半的宇航员在完成国际空间站任务后，会患上多种疾病。

科学家猜测，是否是太空的特殊环境破坏了人体的免疫系统，从而导致了宇航员患病率的爆发。为此，免疫实验将全面观测微重力环境会如何影响人类的免疫系统。工作人员将使用脑部扫描、呼吸监测、宇航员头发样本分析等方法，来了解宇航员的免疫系统变化。也有人认为，此类免疫实验的研究结果极有可能有助于防治艾滋病。

宇航员的日常生活虽然机械、枯燥、无趣，但他们却承担着无比重要的任务。也许在未来的某一天，我们普通人所享受的某个科技成果，正是源于宇航员在太空中的繁复实验。