2020年2月，美国航天员科赫在国际空间站上工作了328天才返回地球，在空间站窗边读书是她最喜欢做的事情。 9月14日，美国宇航局发布消息称，美国航天员范德黑和俄罗斯航天员杜布罗夫在国际空间站上的驻留时间将延长到2022年3月。这意味着两位航天员将在太空生活近一年，范德黑则将创下美国航天员单次任务在轨驻留的时间纪录。 航天员在国际空间站的正常驻留时间是半年，虽然苏/俄航天员曾有超过一年的在轨驻留时间记录，但这么长的单次在轨驻留时间对美国航天员来说还是首次。那么，航天员长时间在轨驻留对身体有哪些影响呢？ 任务时间一般不超半年 早期载人航天任务中，航天员在轨驻留飞行时间是逐渐延长的。美国在1965年发射的“双子星7号”任务中，两位美国航天员在狭小的飞船中执行了13天的太空飞行任务。苏联1970年发射的联盟9号载人飞船，航天员也完成了17天的太空飞行任务。 “双子星”和“联盟号”的体积和重量都不大，制约航天员在轨驻留时间的是飞船尤其是生保和环控系统的性能有限，狭小的内部空间也不适合航天员长期生活，等到后来有了更大空间站，航天员在轨驻留时间纪录就不断被刷新。例如，1974年美国3位航天员在重量达80吨级，内部空间有350立方米，携带有大量生活物资的天空实验室空间站中工作了84天，创下了当时美国航天员单次在轨驻留时间纪录。 毫无疑问，哪怕是试验性空间站出现后，生活物资几乎不再是制约航天员在轨驻留时间的拦路虎。苏联航天员在后续的“礼炮号”及“和平号”上，继续刷新单次任务的驻留时间纪录，其中，苏联航天员克里卡列夫创下了航天员单次太空飞行311天的纪录。 1994年1月8日—1995年3月22日，俄罗斯航天员波利亚科夫更是创下了为期437天的单次在轨驻留世界纪录，并保持到现在。 虽然航天员在轨工作的生活物资早就不是问题，但目前航天员在轨驻留的时间仍然多为半年，因为时间太长，恶劣的太空环境会对航天员的身体健康造成伤害。 超长驻留危害健康 航天员在轨驻留期间，恶劣的太空环境会对身体健康带来诸多考验。首先是太空辐射。来自太阳的高能粒子和辐射，及来自银河系深处的宇宙射线都会危害航天员的身体。因此，降低太空辐射对航天员的影响是科研人员要解决的重要问题。 实际上，地球强大的磁场已经阻挡了绝大部分高能粒子，但高能宇宙射线仍然会抵达近地轨道，只靠航天器的金属外壳是心有余而力不足。 虽然人体有一定的自我修复能力，但不谈太空辐射剂量也不行。既然航天器本身无法做到绝对安全的防护，为避免人体接收过量辐射，最直接的办法就是缩短航天员受到辐射的时间，这也是航天员很少单次飞行时间超过半年的一个重要原因。 航天员在太空处于失重状态，对身体的影响更为严重。人在失重状态下，人体骨骼无需再承受在地球上那么大的压力，骨骼钙质缓慢流失会造成骨质疏松。同样，由于航天员无需再抵抗重力带来的压力，肌肉始终处于放松状态，也会造成肌肉萎缩。 失重还会影响心血管和肺功能，人体血液循环除了靠心脏舒张和压缩外，重力也是让血液流到脚部的一大助力。航天员在太空失重状态下，对腿脚部的供血会有一定影响。同时，在失重环境下，不少血液停留在上半身，导致航天员普遍有“下身冷上身热”的感觉，而且头部血液过多还会造成脑血管压力增加，以及面部浮肿等问题。 失重环境下的心脏和肺部重量，以及重力带来的流体静压消失，也会对航天员的心脏和肺带来影响。研究发现，航天员长期在太空执行任务，可能会出现心律失常，由于肺部血液分布和肺扩张能力受到影响，肺部能力也会下降。 除此之外，航天员长时间太空飞行的心理问题也不容忽视，这可能是航天员长期在轨驻留更大的拦路虎。航天专家普遍认为，航天员长期生活在与世隔绝的太空，他们承受的心理压力是影响在轨驻留时间的重要因素。 总之，虽然航天员在太空可以使用一些体育器材进行锻炼，但失重对航天员的影响仍然无法完全避免，因此，让航天员单次执行3~6个月太空飞行任务，是最理想的时间，更长时间的太空飞行任务就会对航天员的身体造成一些影响。 载人深空探测需有招 虽然航天员执行长时间太空飞行任务对身体有危害，但未来载人航天任务对他们驻留时间要求会日益增加。例如，载人登月的地月转移飞行时间只需要3~5天，但载人登陆火星、小行星等任务，需要的时间则会更长。以火星为例，地火转移轨道的飞行时间约260天，通信延时超过20分钟，对任务提出了极大挑战。 从目前来看，航天员执行长时间太空飞行任务主要面临辐射、失重和心理因素等问题，因此，航天专家正在积极研究论证，基于现有技术解决航天员执行载人登火面临的上述问题。 首先是辐射威胁。虽然载人登火往返飞行时间长，但仍然有缩短任务时间的余地。有科学家认为，通过适当增加航天器的飞行速度，可以将飞行时间缩短到180天，美国SpaceX公司总裁马斯克更是提出，要将飞行时间缩短到150天甚至80天，这样能显著减少航天员暴露在行星际空间、直面高能辐射的危险。 另外，加强被动辐射防护能力也是一种选择，通过加厚航天器舱壁和内部设计防护能力更强的避难所，双管齐下加强抗辐射能力。也有专家在研究主动防护方案，通过人造磁场等措施，做到对高能辐射的主动防护，为航天员执行长时间太空飞行提供效率更高的防辐射方案。 失重问题严重影响航天员的身心健康。为解决重力问题，冯布劳恩曾设想了巨型环形空间站，通过自转的离心力模拟重力，即人工重力来抵抗失重。虽然目前还没有自转人工重力的航天器，但在载人登火飞行任务中，使用人工重力让航天员免受失重带来的危害是一种选择。 心理因素也是航天员执行长时间太空飞行任务的大敌，航天员在狭小空间内工作生活的心理压力，是绝大多数普通人无法承受的，因此，加强航天员心理素质训练十分重要。 另外，航天专家也在尽力缓解航天员心理问题，例如，建造更大、更舒适的居住舱，为航天员提供更安逸的生活空间。 随着技术进步，无论是屏蔽微流星的技术还是通信技术都有了很大提高，可以缓解航天员面对孤独的压力。马斯克已经提出在地火间部署星链卫星的想法，让航天员在飞往火星的旅程中，能通过带宽通信网络和地球交流，以降低航天员发生心理问题的可能。 |
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