华盛顿 - 人类的身体并不是为太空飞行而设计的，因为太空中的微重力环境、高能辐射暴露以及其他问题都会对人体造成许多生理变化，从而影响宇航员的健康。
这个问题在最近一次任务中再次引起关注。这次任务是为了将被困在国际空间站长达九个月的宇航员巴奇·威尔莫尔和苏尼·威廉姆斯送回地球。以下是关于太空旅行对人体健康影响的一些解释。
为什么太空旅行对身体有挑战？
人类的身体经过数百万年的进化，已经适应了地球的环境，包括其重力、大气成分和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，特别是在长时间暴露的情况下，会带来一系列生理和心理上的挑战。根据匹兹堡大学空间生物医学中心主任阿夫辛·贝赫什蒂博士的说法，这些挑战尤为突出。
根据纽约威尔康奈尔医学院教授克里斯·梅森的说法，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不同类型的太空任务中所经历的数据，以便绘制出个性化的风险概况和缓解策略。
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的屏蔽作用不同，宇航员在太空中会暴露于高能宇宙辐射。这可能导致DNA损伤、增加癌症风险、神经退行性疾病、心血管问题和免疫系统失调。
地球的磁层——即受行星磁场主导的空间区域——为在低地球轨道上执行任务的宇航员提供了一些保护。但对于前往月球或火星等更远目的地的宇航员来说，他们将面临更高的辐射剂量。
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。根据贝赫什蒂博士的说法，缺乏重力会触发广泛的生理适应。
在没有重力的情况下，体液会向上移动，导致面部肿胀和颅内压力增加，进而影响视力。由于缺乏重力带来的机械负荷，骨骼和肌肉会出现骨密度损失和肌肉萎缩。
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对前庭功能（内耳感知运动和方向的能力）产生影响，可能导致平衡和协调问题。
隔离和心理压力怎么办？
长时间的太空任务要求宇航员生活在封闭且孤立的环境中，社交互动有限，自然刺激也较少。据贝赫什蒂博士称，这可能会导致心理压力、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地的长途任务中，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的持续时间。对于在低地球轨道进行几天的短期任务，大约95%的生物损害在返回后可以逆转。
对于在国际空间站（ISS）上度过几个月的宇航员来说，恢复程度似乎与其在太空的时间成正比。
许多生理系统逐渐恢复正常，但有些问题仍然存在。例如，与太空飞行相关的神经眼综合症（SANS）会导致视力受损，这是由于微重力引起的体液转移和颅内压力变化对眼睛的影响。研究表明，细胞内的线粒体功能障碍在SANS中起着一定作用。一些宇航员可能会出现持久的视力损伤，需要佩戴矫正镜片。
关于长时间深空任务的影响，宇航员将面临更高的太空辐射和长时间的微重力环境。如果没有有效的对策，恢复可能会变得困难。研究人员正在积极开发基于线粒体的对策，以减轻太空引发的损害。
低磁场的影响
新兴证据表明，低地球轨道中存在的低磁场可能对健康构成风险。
在地球上，人们不断暴露在地磁场中，其强度远高于太空中的磁场。最近的研究表明，像太空这样的极低磁场环境可能会影响细胞和分子层面的生物过程。这有可能影响昼夜节律（每天周期的变化）、细胞修复机制和神经系统功能。
我们还缺少哪些知识？
关于太空飞行如何影响人类健康的理解仍存在许多空白。相对而言，我们对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、加速衰老并诱导细胞损伤，但具体的生物学机制仍不清楚。
研究显示，线粒体在太空飞行引起的健康效应中起着核心作用。然而，线粒体在太空中的适应和功能障碍的具体机制仍然是一个活跃的研究领域。
科学家们还缺乏对长时间微重力、辐射暴露和隔离如何影响认知功能、心理健康和神经可塑性（大脑改变和适应的能力）的全面理解。
在太空中生育的问题
另一个重要的知识空白是如何太空飞行影响人类的生殖和胎儿发育。根据贝赫什蒂博士的说法，关于太空中的生殖健康的研究非常有限，主要涉及动物如小鼠。人类生育能力、胚胎发育和长期太空居住跨越几代人的完整影响仍然未知。这一点在人类考虑未来的太空殖民努力时尤为重要。
最近的研究显示了什么？
2024年的一项研究详细描述了参与SpaceX 2021年Inspiration4任务（首个全平民团队绕地球轨道飞行）的机组成员的大脑、心脏、肌肉、肾脏、皮肤、免疫调节、应激水平以及线粒体活动的变化。
另一项2024年的研究显示，宇航员在太空中经历头痛的情况比之前所知的更为普遍。该研究涉及24名在国际空间站上停留长达26周的宇航员，除两人外，其余所有人都报告了头痛。
2023年的一项研究发现，在国际空间站或美国国家航空航天局航天飞机上执行至少六个月任务的宇航员经历了脑室扩张——大脑中间含有脑脊液的空间。
2022年的一项研究记录了17名国际空间站宇航员在平均约5.5个月的任务中发生的骨质流失。返回地球一年后，这些宇航员的胫骨（小腿的一块骨头）平均骨密度减少了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密度。
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