苏尼塔·威廉姆斯和巴奇·威尔莫尔回归；太空旅行如何影响宇航员健康

Sunita Williams and Butch Wilmore return; here's how space travel impacts astronaut health | Explained

NASA的Crew-10任务与SpaceX合作，标志着宇航员巴奇·威尔莫尔和苏尼塔·威廉姆斯的期待已久的回归，他们在国际空间站（ISS）上已经待了近九个月。原本计划通过波音公司的Starliner返回，但由于技术故障，NASA不得不延长他们的停留时间，要求他们继续在ISS上进行科学研究和维护工作。他们的长期任务突显了长时间太空旅行对身体的影响，包括肌肉萎缩、骨密度下降和高能辐射暴露——这些因素是NASA在人类进一步探索太空时持续研究的重点。

以下是深入探讨太空旅行如何影响人体健康的内容。

为什么太空旅行对人体有害？

人类的身体经过数百万年的进化，适应了地球环境，包括其重力、大气成分以及相对较低的辐射水平。太空旅行使人们暴露在一个完全不同的环境中，带来了各种生理和心理挑战，尤其是在长时间暴露的情况下，匹兹堡大学太空生物医学中心主任阿夫辛·贝赫什蒂表示。

随着研究人员寻求新的对策来保护太空旅行者，需要更多关于不同健康背景的宇航员在执行不同类型任务的数据，以绘制出个性化的风险概况和缓解策略，纽约威尔康奈尔医学院生理学和生物物理学教授克里斯·梅森表示。

太空辐射的危害是什么？

与地球上由大气层和行星磁场提供屏蔽的情况不同，宇航员会暴露在宇宙中的高能辐射下。这可能导致DNA损伤、增加癌症风险、神经退行性效应、心血管问题和免疫系统失调。

地球的磁层——由行星磁场主导的空间区域——为低地球轨道任务中的宇航员提供了一些保护。但前往月球或火星等更远地方的宇航员将经历更高的辐射剂量。

微重力的影响是什么？

重力在调节身体功能方面起着关键作用。缺乏重力会引发广泛的生理适应，贝赫什蒂表示。

没有重力，体液会向上移动，导致面部肿胀和颅内压升高，这会影响视力。缺乏由重力引起的对骨骼和肌肉的机械负荷会导致骨密度下降和肌肉萎缩。

此外，心血管系统也会发生重大变化，包括返回地球后难以调节血压。长时间暴露在微重力条件下还会影响前庭功能——内耳感知运动和方向的能力，这可能导致平衡和协调问题。

密闭环境和心理压力呢？

长时间的太空任务要求宇航员生活在封闭和隔离的环境中，社交互动有限，接触自然刺激的机会也少。贝赫什蒂表示，这可能导致心理压力、睡眠障碍、认知能力下降和情绪障碍。

在空间站或其他未来前往火星等目的地的长时间任务中，长时间的隔离和近距离生活可能会加剧人际冲突，进一步影响心理健康和任务表现。

返回地球后会发生什么？

宇航员返回地球后的恢复情况很大程度上取决于任务持续时间。对于在低地球轨道上进行几天短途任务的宇航员来说，大约95%的生物损害在返回后似乎可以逆转。对于在国际空间站上度过几个月的宇航员，恢复情况与他们在太空的时间成正比。许多生理系统逐渐恢复正常，但仍有一些问题持续存在。例如，由于微重力引起的体液转移和颅内压变化对眼睛的影响，导致视力受损的空间飞行相关神经眼综合征（SANS）。研究表明，亚细胞结构线粒体的功能障碍在SANS中起着作用。一些宇航员可能需要矫正镜片才能解决这种持久的问题。

关于长时间深空任务的影响仍有很多未知之处，在这些任务中，宇航员会经历更高水平的太空辐射和长时间的微重力。如果没有有效的对策，恢复可能会很困难。研究人员正在积极开发基于线粒体的对策来减轻太空引起的损害。

我们对太空飞行对人体健康的影响还有哪些不了解的地方？

对太空飞行如何影响人类健康仍有许多未知之处。关于它如何影响肺功能知之甚少。虽然已知太空辐射会增加癌症风险、加速衰老并引起细胞损伤，但具体的生物学机制仍不清楚。研究表明，线粒体在太空飞行引起的健康影响中起着核心作用。线粒体在太空中的适应和功能障碍的确切机制仍然是一个活跃的研究领域。

科学家们也缺乏对微重力、辐射暴露和隔离如何在长时间内影响认知功能、心理健康和神经可塑性的全面理解。

在太空中生育呢？

一个重要的知识空白是如何太空飞行影响人类生殖和胎儿发育，贝赫什蒂表示。关于太空中的生殖健康的研究主要涉及动物，如小鼠。人类生育能力、胚胎发育和跨代长期太空居住的全部影响仍然未知。这对于考虑未来太空殖民努力尤为重要。

最近的研究显示了什么？

2024年发表的一项研究详细描述了参与2021年SpaceX三天Inspiration4任务的机组成员的大脑、心脏、肌肉、肾脏、皮肤、免疫调节和应激水平的变化，以及线粒体活动的破坏——这是第一个全平民团队绕地球轨道飞行的任务。

另一项2024年发表的研究表明，宇航员在太空中头痛的发生率比以前所知的要高。该研究涉及24名在国际空间站上停留长达26周的宇航员，其中只有两名没有报告头痛。

2023年发表的一项研究发现，参加至少六个月的国际空间站或NASA航天飞机任务的宇航员经历了大脑室的扩张——大脑中间含有脑脊液的空间。

2022年发表的一项研究记录了17名在平均约5.5个月的国际空间站任务中的宇航员的骨质流失。返回地球一年后，宇航员胫骨（小腿的一块骨头）的骨矿物质密度平均减少了2.1%，骨强度减少了1.3%。其中有九人未能在太空飞行后恢复骨矿物质密度。

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