用于空间站研究的可穿戴技术

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，并可能发现心律不齐等问题。可穿戴监测设备也已成为人类健康研究的常见工具，包括国际空间站上的研究。宇航员们佩戴了特殊的手表、头带、背心和其他设备，帮助科学家研究睡眠质量、锻炼效果、心脏健康等方面。

核心温度调节

太空飞行会影响体温调节和日常节律，这可能是由于缺乏对流（一种自然过程，可以将热量从身体转移出去）以及心血管和代谢系统的改变。当前的一项来自欧洲航天局（ESA）的研究，Thermo-Mini或T-Mini，正在研究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。

监测器收集的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，例如改进孵化器和研究高温环境对人类健康的影响。早期的ESA研究Thermolab考察了微重力下休息和锻炼时的体温调节和心血管适应。研究发现，宇航员在太空中的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，这可能影响长期太空任务中乘员的健康。这一发现还引发了关于人类假设的体温调节设定点以及我们在地球气候变化中适应能力的问题。

睡眠与梦境

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，内置加速度计测量运动和光检测器监测环境光线。它是之前用于监测空间站上乘员睡眠长度和质量的技术的升级版。NASA宇航员Sunita Williams佩戴Actiwatch进行研究。早期任务的数据显示，乘员在太空飞行期间的睡眠时间明显少于飞行前后。Actiwatch Sleep-Long研究使用了该设备的早期版本，考察了环境光线如何影响睡眠-觉醒周期，并发现了睡眠不足与太空飞行期间昼夜节律变化之间的关联。后续研究正在测试照明系统，以解决这些问题并帮助宇航员维持健康的昼夜节律。

Wearable Monitoring测试了一种带有嵌入式传感器的轻便背心，用于监测睡眠时的心率和呼吸模式，以确定心活动的变化是否影响睡眠质量。这项技术的一大优势在于可以在不唤醒受试者的情况下监测心脏活动，可能有助于地球上睡眠障碍患者的治疗。研究人员报告了良好的性能和高质量的记录信号，表明该背心可以在未来的太空任务和某些地球环境中全面监测个人健康。

这些研究支持开发改善乘员睡眠的措施，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。飞船有系统可以从舱内空气中去除这种物质，但二氧化碳口袋可能形成并难以检测和去除。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，这些设备作为乘员佩戴或静态监测器的功能良好，这是使用它们确定飞船等封闭系统中二氧化碳行为的重要一步。

实时辐射

加拿大航天局（CSA）的EVARM研究使用了携带在口袋中的小型无线剂量计，用于测量太空行走时的辐射暴露。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能有助于保护在高辐射环境中工作的人类。

ESA的Active Dosimeter测试了一种由乘员佩戴的辐射剂量计，用于测量基于空间站轨道、高度、太阳周期和太阳耀斑的辐射暴露变化。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Artemis I任务中用于测量辐射的仪器之一，该任务历时25.5天，绕月球运行并返回地球。另一种在空间站和Artemis I任务中测试的设备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证明，Orion飞船的设计可以在月球任务中保护其乘员免受潜在危险的辐射水平。

国际空间站是这些技术和未来月球及其他任务所需技术的重要试验平台。

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