我們知道,失重是人類進入太空後一個特殊的物理因素。當宇宙飛船繞地球軌道做圓周運動時,飛船運動的離心力和地球對飛船的引力相等,由於這兩種作用力方向相反,便使得飛船中的人和物體處於一種失重狀態。
宇航員在太空飛行,少則幾天、幾個月,多則一年甚至幾年。如果長期處在失重條件下,則會對人體產生許多不良影響。載人航天實踐證明,失重對人體的生理功能有很大影響,但不像原先想象的那樣嚴重。這是因為生物在長期的進化過程中,形成了與地球重力環境相適應的生理結構與功能特征。但進入太空後,地球重力作用幾乎完全消失,導致生物有機體處於一種失重狀態。
人類的航天實踐表明,微重力環境對宇航員的健康、安全和工作能力會產生重要影響。失重環境中的宇航員而中長期的航天飛行可導致宇航員出現多種生理、病理現象,該現象主要表現為心血管功能障礙、骨丟失、免疫功能下降、肌肉萎縮、內分泌功能紊亂、工作能力下降等。
失重還可引起心血管功能的改變。這是因為失重時人體的流體靜壓喪失,血液和其他體液不像重力條件下那樣慣常地流向下身。相反,下身的血液回流到胸腔、頭部,可引起宇航員麵部水腫、頭脹、頸部靜脈曲張、鼻咽部堵塞,進而導致身體質量中心上移。
這時,人體的感覺器官便感到體液增加,而機體會自動通過體液調節係統減少體液,於是便出現體液轉移反射性多尿,水鹽從尿中排出,進而導致血容量減少,血紅蛋白量也相應減少。此外,還可出現心律不齊、心肌缺氧以及心肌的退行性變化,而相應的心髒功能障礙也會出現,如心輸出量減少、運動耐力降低等。當宇航員返回地麵後,由於對重力不適應而易於出現心慌氣短、體位性暈厥等。這些可嚴重影響人體健康和工作效率,因而成為中長期載人航天飛行的一大障礙,也是迫切需要解決的航天醫學問題。隨著航天飛行時間的延長,心血管功能可在新的水平上達到新的平衡,心率、血壓、運動耐力以及減少的血容量和血紅蛋白可逐步恢複到飛行前的水平。
長期失重引起人體的骨鈣質代謝紊亂的原理是:當人體失重時,作用於腿骨、脊椎骨等承重骨的壓力驟減,同時,肌肉運動減少,對骨骼的刺激也相應減弱,骨骼血液供應相應減少。在這種情況下,成骨細胞功能減弱,而破骨細胞功能卻增強,使得骨質大量脫鈣並經腎髒排出體外。而骨鈣的丟失會造成兩個後果:骨質疏鬆和增大發生腎結石的可能。失重所導致的骨丟失隨飛行時間的延長而持續進行,而且這種骨質疏鬆一旦形成,回到地麵重力環境下也難以逆轉。俄國宇航員在“和平”號空間站上曾試驗多種對抗措施,如每天2小時的跑台運動,穿企鵝服給以人工加載及服用特殊藥物等,但未能完全解決問題。
長期失重還可引起對抗重力的肌肉出現廢用性萎縮,宇航員在長期的航天飛行中加強肌肉鍛煉可以延緩這種肌肉萎縮。回到地麵重力環境中後,進行積極的肌肉鍛煉可以逐步使肌肉萎縮得到一定的恢複。知識點第一個上天的猴子第一個上天的動物是一隻名叫艾伯特的猴子。1948年,這隻猴子搭乘V-2火箭從美國新墨西哥州的懷特桑茲火箭發射場起飛。由於機械故障,艾伯特一去不返。1958年,又一隻叫戈爾多的猴子,被美國人送上970千米的高空。人們通過監視器發現,它在太空中的呼吸和心跳都十分正常,證明人類也是可以作太空旅行的。