宇航员去太空回来后身体通常会发生什么变化?
有人说宇航员从太空回来后,基因会改变,其实没那么夸张。
但会出现肌肉萎缩、骨质疏松、心脏萎缩、血液减少、视力下降、浮肿等症状。
这是因为宇航员从地球到太空,再回到地球,身体经历了常人难以想象的“痛”。
为了进入预定轨道,宇航员需要承受6g的重力加速度。
我们知道地球引力是非常强大的,想要逃离地球需要足够快的速度(达到第一宇宙速度7.9Km/S),但无论速度多快都要从0开始加速。
加速的过程中,火箭受到了巨大的推力,宇航员也承受了巨大的压力,这种压力对身体的伤害很大。
杨利伟“痛苦的感觉越来越强烈,五脏六腑似乎都要碎了。
我几乎难以承受,觉得自己快不行了!”——杨利伟自传《天地九重》。
这是杨利伟的亲身经历。
宇航员最大的压力是承受重力加速度:宇航员必须接受相关训练,达到要求后,才能上天。
其中一项就是“超重耐力”。
要求航天员在承受8倍于自身体重的重力条件下(8g),保持正常的呼吸和思维能力。
普通人能承受3倍重力加速度,飞行员要求5倍重力加速度,航天员则要求达到8倍重力的加速度,持续时间为40至50秒。
”在进行8倍重力加速度训练时,航天员全身的血液好像被甩到脊柱上,五脏六腑好像被压成了一张薄薄的纸片,呼吸异常困难,心率达到了170。
“每次训练,在强大作用力下,航天员都会脸部肌肉变形、呼吸困难、眼泪会不由自主地流下。
共振+重力加速度,杨利伟差点牺牲:杨利伟2003年10月15日9时,杨利伟乘由长征二号F火箭运载的神舟五号飞船首次进入太空。
全国一片欢呼,中国太空事业向前迈进一大步。
但谁也不知道,杨利伟在火箭升空过程中,遭遇了什么?
在飞行到40公里的时候,杨利伟感觉眼前一黑,五脏六腑好像被撕裂一样的疼痛。
这种疼痛让杨利伟感到无法承受,要知道这个硬汉在8g重力加速度下,从未吭过一声。
但痛苦越来越大,杨利伟一度认为自己要牺牲了。
国家的嘱托、妻儿的泪水、自己的誓言让杨利伟咬牙保持清醒。
26秒后,杨利伟扛过了痛苦,感到了无以言表的愉悦与舒服。
地面工作人员兴奋地说,你看他眨眼睛了,他还活着。
之后,通过研究发现,让杨利伟如此痛苦的原因是火箭的共振引起的。
那一刻,火箭震动的频率与人体器官震动的频率相同,从而产生了共振,再加上几个G的重力加速度,即便是杨利伟这种刻苦训练的硬汉都差点扛不住了。
重力加速度改变对人体伤害很大,血液、神经、大脑都会受到伤害,杨利伟又受到了共振的影响,这种叠加的伤害,也导致杨利伟只上了一次太空。
进入太空,在微重力环境下, 会出现肌肉萎缩、骨组织流失、心脏萎缩等现象刚经历了几倍的重压,就要进入失重状态,失重环境同样会对人的身体产生影响。
例如:肌肉萎缩、骨组织流失、心脏萎缩、视力下降、浮肿。
肌肉萎缩:宇航员进入太空后,身体上会受到很多意想不到的影响,肌肉萎缩就是其中一种。
当人处于失重状态时,肌肉几乎不需要对身体发挥支撑作用,从而导致肌肉发生废用性变化——肌肉萎缩。
其实,肌肉萎缩是人类的自适应的表现,也就是“适者生存”。
在地球上因为重力的原因,我们的肌肉要支撑起整个身体。
在太空中,肌肉无所事事,就开始萎缩退化。
宇航员进入太空后,肌肉开始萎缩,并且在太空停留的时间越长,肌肉萎缩越严重。
为了缓解这一状况,太空舱配置了健身设备。
宇航员每天进行科学的健身锻炼,确保身体各部位肌肉得到合适的运动量。
即便如此,也只能减缓宇航员的肌肉萎缩,并不能从根本上消除这种现象。
骨组织流失:在地球上,我们的骨骼适应了1g的重力环境。
在失重状态,我们的脊柱、骨盆、上下肢的骨骼压力骤减。
没了压力,肌肉运动又减少,骨骼刺激减弱,从而导致骨骼中的钙脱离骨基质,造成骨组织流失。
具体的来说,我们的骨骼中存在破骨细胞和成骨细胞。
破骨细胞就像“拆迁队”,目的是分解骨中的无机质并释放出钙离子。
成骨细胞就像“建筑队”,目的是合成骨基质。
在1g环境中,破骨细胞和成骨细胞互相配合,共同把我们的骨骼维持在正常状态。
在太空中,这种平衡被打破了,破骨细胞异常活跃,成骨细胞反而被抑制,最终导致钙流失,形成骨组织流失。
骨质流失严重的话就可能造成骨折,因此骨质流失已经成为航天员面临的各种风险之首。
根据调查,在国际空间站工作的航天员,脊柱骨密度平均每月下降0.9%,髋关节骨密度平均每月下降1.4%-1.5%。
即便宇航员完成任务返回地面,骨组织的恢复也是非常缓慢的。
三个月造成的骨组织流失,就需要三年来恢复。
因此我国的天宫号空间为航天员准备了特殊的健身器材。
航天员可以使用骨骼对抗仪敲打人体对应穴位,刺激骨骼,以应对骨质疏松,保障骨骼健康。
血液减少,心脏萎缩:美国一项研究发现,在失重状态下,人的心脏会出现萎缩。
美国宇航员凯利在国际空间站生活近一年(2015年3月27日至2016年3月1日),左心室重量减轻19%至27%。
尽管凯利在空间站每天运动2小时,但强度不足以阻止心脏萎缩。
随后卡利返回地球,心脏逐渐恢复到正常状态。
2018年6月5日至11月11日勒孔特尝试横渡太平洋,这期间每天游泳6小时,共游泳2821公里。
这期间凯利的左心室重量减轻20%至25%。
结束横渡太平洋的挑战后,勒孔特的心脏也恢复到正常状态。
心脏萎缩的原因也是身体自适应的结果,血液给人体供给氧气和营养物质,失重状态下,人体对氧气和营养物质的需求降低,心脏也随之萎缩。
好在心脏萎缩是可以自愈的,宇航员返回地球后,经过科学的锻炼,心脏就会恢复正常。
视力下降:失重状态下,宇航员上半身供血量加大,导致颅内压升高,挤压视神经,从而影响到宇航员的视力。
视力下降比较缓慢,在太空中驻留时间较长时才会有感觉。
回到地球后,经过一段时间的休整,宇航员的视力就会恢复正常。
浮肿:我们在视频上经常看到宇航员们上天后,都“变胖”了,但这绝不是因为伙食好,人长胖的原因。
宇航员在失重状态下,血液、体液重新分配,头部比之前分配了更多的血液、体液。
因此,出现了浮肿。
返回地球后,这种现象也会慢慢地消失,恢复到正常状态。
宇航员进入太空后,还有个好的现象,那就是个子会变高,皮肤变光滑宇航员进入太空后,个子会变高,皮肤也会变好,是不是很神奇?
其实个子变高很好理解,我们在床上躺一晚上,身体也会变高1-2厘米,究其原因就是脊柱压力降低,椎骨间的软骨变长,导致身高变高的。
在太空中,宇航员处于失重状态,同样会减少脊柱的压力,导致椎骨间的软骨变长。
这种身高变高也是短期现象,返回地球后会逐渐变成之前的身高。
这里面还有一个搞笑的事情:2017年,日本宇航员金井宣茂在进入太空三周后,在社交媒体上说身高增长了9厘米。
很多人并不相信,金井只好再次测量,最后证实他的测量失误。
至于,皮肤变好,我国宇航员王亚平做出了解释:空间站没有太阳光照射,温度和湿度也都控制在适宜范围内,另外在微重力环境下,体液会向上分布,皮肤也会随之向上提升。
因此,航天员的皮肤会显得更好。
宇航员出舱后,不能站立,只能被抬着走宇航员完成任务后,就要返回地球,发动机点火、制动、减速,进入返回轨道,之后在地球引力作用下返回地面。
在返回地面的过程中,宇航员还会再次承受高达4g的压力,尽管比升空时压力小。
但此时,宇航员的骨骼、心脏等都比较脆弱,那种滋味会更难忍受。
宇航员在到达地面后,是不能站起来的,只能靠人推着走。
原因在这几方面:骨骼肌肉的萎缩:在太空中,宇航员因为失重的原因,导致了骨骼、肌肉的萎缩,这种萎缩在太空中时间越长,萎缩越严重,而且到返回地面时,需要一定时间恢复。
此时,如果站起来的话,因为过大的重力可能导致骨折。
血压降低:宇航员在进入太空后,血液会重新分布,导致心脏血液减少。
同时因为失重环境对血液的需求降低,导致心脏萎缩。
而宇航员返回地面后,这种现象也不会立即改善。
因此,在血液供应不足时,宇航员会出现低血压状态,强行站起来也是危险的。
此外,在太空中长期飞行,也会导致宇航员免疫系统的降低。
没有大气层的保护,宇宙射线会更加强烈,宇航员受到的辐射也会更加严重。
种种原因导致宇航员返回地面时,身体很虚弱。
我们要保护好我们的航天英雄,就必须做好一起准备,自然是要“公主抱”、“担架抬”、“推着走”的。
之后,还要进行三级隔离、健康检查、康复训练等等。
问答总结宇航员去太空回来后身体通常会很虚弱,具体表现在以下几点:肌肉萎缩,在失重状态时,身体降低对肌肉的依赖程度,导致肌肉发生废用性变化,也就是肌肉萎缩;骨组织流失,骨骼缺少压力和刺激,导致骨骼中的钙脱离骨基质,造成骨组织流失;心脏萎缩,始终状态下,人体对氧气和营养物质需求降低,血液量需求降低,进而导致心脏萎缩;浮肿,失重状态下,体液重新分配,导致面部体液增加,形成浮肿。
这些症状要在返回地面后,进行一段时间的康复训练,才能恢复正常。
宇航员是个充满魅力的职业,也是非常艰辛的职业。
光训练项目就达到了8大类上百个科目,学习和训练就是宇航员的日常生活。
火箭只要不点火,准备就不能停止。
每一名航天员不是在飞行,就是在准备飞行。
中国航天加油!我是科技铭程,以上是我的回答,希望可以帮到您,如有不妥之处,敬请批评指正!