空间科学—太空探索呼唤太空医学

假设人类动身前往火星,在经历6个月、跨越数百万公里的行程后,宇航员的肌肉可能会萎缩,骨质会流失,甚至连基因也受到了损伤。到达火星后,宇航员已经没有力气离开太空船了。

太空探索呼唤太空医学

张 桀

生命不能承受之轻--失重

“目前,宇航员在太阳系飞行遇到的最大的生理问题就是失重。”美国宇航局约翰逊航天中心的大卫·威廉斯这样说。在地球上,人体为了适应重力的作用,肌肉与骨骼都起到了支撑身体的作用。但在失重条件下,肌肉和骨骼就会认为不用再发挥地球上的支撑作用了。因此,肌肉萎缩与骨质流失(主要是钙质的流失)变得不可避免。

当然,失重对人体的影响还不仅仅是这些,在失重条件下,人体的血液循环功能也受到影响,导致宇航员的脑部供血不足,常常感到头昏眼花；失重还会对人体的平衡系统造成影响。在地球上,人们判别方位非常方便,但是在太空,这种“本体感受”功能变得非常迟钝。

目前,研究太空医学的科学家采取的措施只是让宇航员进行简单的身体训练和药物治疗。在国际空间站上生活的宇航员,每天要抽出两个小时进行走路或跑步训练,以保持肌肉的力量。科学家还发明了一种很简单的练习器材,把两根有弹性的绳子分别固定在太空舱的一侧,宇航员则把绳子另一端套在肩上,然后做蹲起运动锻炼骨骼。

科学家认为,这些方法对于短期的太空生活也许有用,但长时间的太空旅行就必须依靠人造重力。为此,科学家设计了一种人工动力离心分离机。宇航员在这个类似脚踏车的设备上进行360度的旋转,这种人造重力装置可以提供连续的“重力”。

失去大气层的庇护--宇宙射线

辐射是太空生活所面临的另一个重要的问题。现在,解决这个问题的方法是尽量减少宇航员受辐射的时间。但有时宇航员不得不在太空中连续生活几个月；另外,外层空间的辐射要比在近地轨道严重得多。所以,航天器包括宇航服必须尽可能吸收和屏蔽宇宙射线。

氢是阻断高能宇宙射线的最好材料,美国宇航局约翰逊航天中心宇宙放射卫生研究中心主任弗兰克说：“我们正在寻找一种含有高浓度氢的材料,比如聚乙烯,这种材料碳原子和氢原子的比例为1∶2。”但要想完全阻断宇宙射线,防护层必须有几米厚,这对航天器或者宇航服来说是不可能的。目前,科学家和宇航员都能接受的方案是：用5～7厘米厚的防护层阻断30～35%的宇宙射线,但仍有70%的宇宙射线会穿透防护层对宇航员造成伤害。弗兰克和他的同事目前仍在寻找更好的材料和解决问题的方案。

最近,一些科学家发现,抗氧化剂如维生素C和维生素A可以减少宇宙射线对人体的危害。研究人员也在研究一种方法来标记受损的细胞,让变态的细胞自己毁灭。研究人员认为,当一个细胞进行分裂增殖的时候,有时会偶然停止分裂检查基因是否受到损伤,并对受损的基因进行修复。如果用药品来延长细胞分裂过程中的这种“停顿”,那么细胞就会有充足的时间来修复受损的基因。

人有祸夕旦福--疾病

即使人类可以防止宇宙射线和失重造成的伤害,但要进行远距离的太空旅行所面临的问题仍然很多。比如疾病的诊断和治疗。在漫长的太空旅行中,如果宇航员生病的话,那么,只能取决于旅行者的医务水平以及所携带的医疗器械。

太空旅行中,如果宇航员患病返回地球医治显然是不现实的,所以医疗技术与医疗水平的提高就显得尤为重要。其中,远程诊断技术的应用使太空医生可以和地球上的医疗专家进行沟通,太空医生可以把患者的病情,传给地球上专家进行会诊。诊断后的信息再反馈给太空医生,医生可以根据会诊的结果对患者采取相应的治疗。

科学家还设想了一种可以制造药品的装置,当宇航员需要药品时,这种装置可以马上制造所需的药品。当然,这种装置还可以解决另外一个问题,比如地球上又研制出新的抗生素了。这时宇航员只要通过下载制造药品的相关软件,掌握制造药品的方法,就可以在太空中制造新药了。