国际空间站研究中的可穿戴技术

Wearable tech for Space Station research

许多人都佩戴着可以计步、测量心率、追踪睡眠模式等的设备。这些信息可以帮助我们做出更健康的决定——例如，研究表明这些设备鼓励人们多运动——并且可以发现可能的问题，如心律不齐。可穿戴监测设备也已成为人类健康研究中的常见工具，包括国际空间站上的研究。宇航员佩戴特殊的手表、头带、背心和其他设备，帮助科学家研究睡眠质量、锻炼效果、心脏健康等。

核心温度调节

太空飞行会影响体温调节和昼夜节律，这可能是由于缺乏对流（一种自然过程，将热量从身体转移出去）以及心血管和代谢系统的变化。欧洲航天局（ESA）的一项当前调查Thermo-Mini或T-Mini研究了宇航员在太空飞行中如何调节核心体温。该研究使用了一种非侵入性的头带监测器，宇航员可以连续佩戴数小时。监测数据使研究人员能够确定环境和生理因素（如室温、湿度、一天中的时间和身体压力）对体温的影响。同类型的传感器已经在地球上用于临床环境的研究，如改善孵化器和研究更热环境对人类健康的影响。

Thermolab是ESA早期的一项调查，研究了微重力下休息和运动时的体温调节和心血管适应。研究人员发现，在太空中运动时，核心体温上升得更高更快，并且在休息时这种升高持续存在，这一现象可能影响长期太空任务中船员的健康。这一发现还提出了关于人类假设的体温调节设定点以及我们适应地球气候变化的能力的问题。

睡眠与梦

太空飞行已知会扰乱睡眠-觉醒模式。Actiwatch Spectrum是一种佩戴在手腕上的设备，内含加速度计以测量运动和光检测器以监测环境光线。它是之前用于监测空间站上船员睡眠长度和质量的技术的升级版。早期任务的数据表明，船员在太空飞行期间的睡眠时间显著少于飞行前后的睡眠时间。

Actiwatch Sleep-Long调查使用了该设备的早期版本，研究环境光线如何影响睡眠-觉醒周期，发现睡眠不足与太空飞行期间昼夜节律变化有关，即身体对正常24小时光暗周期的反应。后续研究正在测试照明系统，以解决这些影响，帮助宇航员维持健康的昼夜节律。Wearable Monitoring测试了一种嵌有传感器的轻便背心，用于监测睡眠时的心率和呼吸模式，以确定心率变化是否影响睡眠质量。这项技术的优势在于可以在不唤醒受试者的情况下监测心脏活动，有助于地球上的睡眠障碍患者。研究人员报告了良好的性能和高质量的记录信号，表明该背心可以为未来太空任务和某些地球场景中的个人健康进行全面监测。

这些和其他研究支持开发措施，以改善船员的睡眠，帮助他们在任务期间保持警觉并减少疲劳。

（不）等待呼气

人类呼出二氧化碳，过多的二氧化碳会在封闭环境中积聚，导致头痛、头晕等症状。飞船有系统可以去除舱内空气中的这种物质，但二氧化碳口袋可能会形成，难以检测和去除。Personal CO2 Monitor测试了专门设计的传感器，这些传感器附着在衣物上，用于监测佩戴者的周围环境。研究人员报告称，这些设备作为船员佩戴或静态监测器功能良好，这是使用它们来确定二氧化碳在像飞船这样的封闭系统中行为的重要一步。

实时辐射

加拿大航天局（CSA）的EVARM调查使用了放在口袋中的小型无线剂量计，用于测量太空行走期间的辐射暴露。数据显示，这种方法是可行的，可以帮助集中常规剂量监测到最需要的地方。任何开发的屏蔽和对策也可以帮助保护在高辐射区域工作的地球人员。

ESA的Active Dosimeter测试了船员佩戴的辐射剂量计，用于测量基于空间站轨道和高度、太阳周期和太阳耀斑的变化而产生的辐射暴露变化。来自该设备的测量数据使研究人员能够分析整个太空任务中的辐射剂量。Active Dosimeter也是2022年NASA的Orion飞船在25.5天无人Artemis I任务中绕月球往返期间使用的仪器之一。

另一种在空间站和Artemis I上测试的设备AstroRad Vest旨在保护宇航员免受太阳粒子事件的影响。研究人员使用这些和其他辐射测量设备表明，Orion的设计可以在月球任务期间保护其船员免受潜在的危险辐射水平。

国际空间站是这些技术和其他为未来月球及其他任务开发的技术的重要试验平台。

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