神十九发射之际辟个谣:中国航天员下来以后只能抬着走,老外却能健步如飞?
总看到有人说,美国的宇航员从太空返回之后,当天就能健步如飞;而中国航天员搭乘神舟返回之后,一出舱就得专人抬着,走路都不敢走。 这种说法引申出两种谬论——一种说我们航天员身体素质不行,甚至“人种不行”;另一种则说,这说明“美西方的载人航天任务都是假的”。 这两个极端说法当然都是不足为信的。实际情况是怎样呢? 阿波罗宇航员下飞机 最常见的情况是,有人拿出阿波罗宇航员从直升飞机上走下舷梯的视频,说,你看阿波罗宇航员走的这么利索,肯定是假的。 然而实际上,从指令舱溅落,到直升机把宇航员接到航母上,中间需要 1-2 小时时间的,宇航员在这段时间已经可以进行初步的恢复和休息;这跟我们航天员着陆后刚出舱的状态其实没有可比性,所以并不能拿来跟我们的着陆直播比较说事。 美俄宇航员出舱后,也得抬着走 实际上跟我们的航天员一样,美俄宇航员刚出舱的时候,也得专人抬着,轻轻放到躺椅上。 https://www.youtube.com/watch?v=Gdgx8YuJn9M 这是上个月联盟号飞船(MS-25)搭载美俄两国宇航员从国际空间站返回的直播画面(其中美国宇航员在太空待了 184 天,俄罗斯宇航员待了 374 天),跟我们在央视直播中所见对刚落地航天员的保护措施并无太大不同。 中国航天员返回后,也能当天走路 我们在直播里看到的是航天员刚刚从神舟飞船里出来的情景:这个时候航天员需要重新适应一下重力环境,为了避免受伤,辅助人员临时抬一下。之后航天员上车、上飞机、回去接受进一步检查和休养,这部分我们是看不到的。 为此我专门询问了我国载人航天工程办公室接近航天员的工作人员,到底我们的航天员需要多长时间可以恢复自主走路? 私聊记录 得到的答复是:“能走路”,(刚着陆时)“是有保护性恢复”,但“不是丧失(行走)能力”。 可见无论中外,宇航员在刚落地时都是要暂时保护辅助一下的,但休息很短时间之后(以小时计),其实就可以开始行走了,并无太大差别。 这个谣我算是辟完了,希望以后不要再有人胡说八道了。 航天医学:不只是能不能走路的事 航天员刚落地时需要一定保护的原因众所周知:航天员在太空失重条件下会经历骨密度流失,肌肉力量也会衰减,因此在刚刚着陆时,为了重新适应重力环境、避免立即行走导致受伤,需要一定的保护和辅助。但这只是太空生活后果的冰山一角。 为了搞清楚航天员的健康在太空中会遭受哪些不利影响,从上世纪 50 年代人类刚刚开始载人航天尝试之时,一门交叉学科就发展了起来:「航天医学」。 这门学科关心航天员从发射升空、在轨驻留到着陆返回全过程中所经历的方方面面,力求让航天员平平安安上班去,健健康康回家来。 克服失重 还是继续说说如何对抗太空中微重力环境对身体的不利影响吧。 用进废退,航天员在微重力条件下,全身肌肉失去负荷、无需发力,久而久之就会造成肌肉萎缩。为了减缓这一进程,航天员在轨驻留期间,必须每天进行 1-2 小时的运动。为了让航天员能充分锻炼,空间站在有限的空间内设置了诸多运动器械——从弹力带、腕力球,到跑步机、自行车、划船机——中国空间站堪比一个小型健身房。 天和核心舱的“动感单车” 不过大量运动也可能让航天员容易疲劳。尤其是空间站上每天会经历十几次日出日落,仪器设备工作时又会发出噪声,航天员容易睡不踏实,更会加剧疲劳感。 除了跑步、骑车、划船、深蹲、硬拉,航天员还要穿上一种「失重防护服」,又称“企鹅服”。其内部包含的弹性带可以让肌肉维持紧张状态,避免长期松弛带来的肌肉衰减。 失重防护服 针对失重条件下骨丢失问题,中国空间站上还配有骨丢失对抗仪,通过敲打人体小腿部位相应穴位,刺激骨骼细胞活性、对抗骨质疏松。(这个技术也可以给面临骨丢失问题的中老年人使用。) 战胜超重 上天、落地过程中,航天员还不得不经历超重。 火箭发射时,会有几分钟的超重阶段,在此阶段航天员需要耐受 5-8 个 g 的超重;尤其是一旦发射出现异常,需要借助逃逸塔应急逃脱时,航天员就需要承受 8-15 个 g 的极端超重。在飞船返回阶段,尤其是主着陆伞开伞瞬间,也会产生约 10 个 g 的超重。 战胜超重则是体现了航天医学的另一个特点:不只是像常规医学一样去“治病”,更重要的是要在载人航天系统的工程设计中,提前把不利因素尽量降到最低,避免对航天员的损伤。(所以中国航天员科研训练中心主管的期刊叫做《航天医学和医学工程》,强调工程在航天医学中的重要性。) 例如返回阶段,如果主着陆伞突然开伞,会对返回舱产生 100g 的过载,人是无法承受的。因此着陆伞的设计让它逐渐打开、缓慢减速,把超重控制在人体能接受的范围内(10g 以内)[1][2]。类似的,返回舱着陆瞬间,也会产生 20-50g 的冲击过载,但通过合理设计的返回舱底部和座椅缓冲结构,传递到航天员的超重就降低到 10g 左右了。 神舟飞船主伞打开前,首先打开减速伞,避免过快减速 面对辐射 太空中还有一个受到关注的环境威胁,就是来自宇宙的辐射。具体来说又分为几个不同的辐射源:银河系中超新星爆发等高能天体物理事件释放的高能粒子,太阳的日冕物质喷发等剧烈活动现象释放的高能粒子,以及地球磁场禁锢一部分外来粒子形成的范艾伦辐射带。 对于中国空间站这样的低轨航天器,由于受到地球磁场的保护,大部分时候这些辐射的强度并不是非常高——但仍然是可观的:在空间站上生活半年,所遭受的辐射(50-100mSv),相当于一个民航从业人员整个职业生涯所遭受的累计辐射量[3][4],或者拍摄 2000 多次 X 光胸片。当太阳活动较为强烈时,航天员需要到空间站上防护比较厚实的舱段躲避;历次出舱行走,也都安排在错开经过地球磁场较弱、辐射较强的南大西洋异常区的时段。 宇宙线辐射随海拔高度的关系。(Federico 2010) 相比受到地球磁场庇佑的近地轨道,前往月球和火星的深空探索将受到更强的宇宙线粒子辐射挑战。据估计,一次往返火星的 2.5-3 年的旅程,累计辐射总量可以超过 1000 mSv,为在中国空间站上工作半年所遭受辐射的 10-20 倍。如果没有足够强大的保护措施帮航天员遮挡这些辐射,则他们罹患癌症、心脑血管疾病、免疫系统疾病的概率都会上升。 心理问题 还有一个阻碍航天员在轨健康工作的“软刀子”——长期在轨飞行的心理问题。现在中国空间站虽然比以前只有神舟飞船的时候要宽敞很多,但总体而言航天员还是要憋在一个比较狭小的密闭空间内,时间长了就可能出现焦虑、抑郁和心理疲劳的症状,在航天心理学中统称为“无力”——类似状况也出现在南极科考基地和深海潜艇中。 症状轻者,表现为活动减少、易激怒、心率不齐、睡眠障碍[5];严重者,乘组成员之间还可能产生相互猜忌和矛盾,无法相互配合完成工作;甚至相互争斗引发危险。一些描绘前往火星乃至更深远的太空的科幻作品,经常喜欢演绎太空心理问题引爆的灾难性后果;在真实的航天史上,美俄两国多个任务,也确实发生过大大小小的因为乘员心理问题而导致任务中断或受阻的情况[6]。 中国空间站建成以来,尚未有此状况。除了吸取美俄过往载人航天经验教训之外,相信“天链”中继卫星为中国空间站带来的实时通信能力也是重要因素。以往在轨航天员只能携带有限的文化娱乐产品,难以获得地面最新消息——美剧《为全人类》中,月球基地驻留的几个宇航员不得不反复播放同一集喜剧,直到其中一人疯掉。而现在的中国空间站上可以像地面一样正常上网冲浪、与家人实时联络,太空带来的孤独和隔离感可以得到很大的缓解。 《为全人类》S1E7 剧照:通信不发达,只能反复收看同一节目 中国空间站的航天医学研究——还有啥? 2019 年 3 月,早在天和核心舱发射前两年多,中国载人航天办公室就发布了《空间站工程航天医学实验领域第一批项目指南发布公告》,同时发布的《项目指南问答》则详细解读了中国空间站上航天医学研究所涉及的五大方向: 《中国空间站航天医学实验领域第一批项目指南问答》 这里面前三条我们在前一小节中都有所介绍,其实就是一般所说的航天医学三大研究重点:失重、辐射和心理(行为与能力)。 后两条比较有意思——人体健康精准在线监测和传统医学,显然不止是太空中航天员才能用到的,其借助中国空间站研究所得成果,也可能惠及我们普通人。 其实很多健康监测设备已经小型化、智能化,搭载在手环 / 手表上,取得了相当的普及,实现了对心率、睡眠、运动的监测,甚至可以对血压、血氧、血糖、心电图进行测量。不过仍有很多测量设备,在地面做的大点也没关系,但要进入空间站,就必须进行小型化改造。例如中国空间站配备的 12 导动态心电监测仪,就是通过集成化设计,大大缩小所占空间[7]。这样的技术未来在地面推广使用,也将具备更广泛的使用场景。 中国传统医学主张“治未病”,和航天医学的方法论有一定共鸣;中医学界也积极利用中国空间站提供的宝贵实验平台,推动自身的研究发展。 因此“中医四诊仪”进入了中国空间站,通过“望闻问切”,并和“面诊、舌诊、脉诊”数据库进行对比,尝试为研究人员全面掌握航天员身体状况提供数据支撑[8]; 航天员使用“中医四诊仪” 中国空间站还设置了便携式穴位刺激装置,实现了“针灸上太空”,以求帮助航天员对抗心血管疾病风险和肌肉萎缩[9][10][11]; 神舟十三号航天员开箱“太空针灸”装置 一款基于中医药实践而产生的保健食品“参灵草”也按照太空食品标准改造,降低了产品体积和重量,满足了神舟飞船尽量节约上行载荷的要求,跟随航天员一起进入了中国空间站[12]。 资料显示,2012 至今,“参灵草”多次被制作为航天食品 中国载人航天的下一个大跨越将是前往月球,未来我们也一定会踏足火星乃至更遥远的星际。现在中国空间站积累的航天医学数据、经验、方法,都将服务于我们未来的载人深空探索;很多航天医学技术也会以其小型轻量化的优势,从科研产品转化为大众消费品,走入我们的生活。正如《中国空间站航天医学实验领域第一批项目指南问答》所说: 同时作为国家工程,研究项目的实施不仅支撑载人航天的后续发展,也应该能够具有服务大众健康、提升人 - 系统能力等应用转化的社会价值,产出良好的社会效益和经济效益。 你还知道中国空间站上哪些黑科技?你最期待其中什么黑科技进入我们的生活?点赞 + 评论,选 10 个人赠送航天周边(随机发): 参灵草航天员模型 纪念中国首次载人航天飞行成功 20 周年徽章 查看知乎讨论
总看到有人说,美国的宇航员从太空返回之后,当天就能健步如飞;而中国航天员搭乘神舟返回之后,一出舱就得专人抬着,走路都不敢走。
这种说法引申出两种谬论——一种说我们航天员身体素质不行,甚至“人种不行”;另一种则说,这说明“美西方的载人航天任务都是假的”。
这两个极端说法当然都是不足为信的。实际情况是怎样呢?
阿波罗宇航员下飞机
最常见的情况是,有人拿出阿波罗宇航员从直升飞机上走下舷梯的视频,说,你看阿波罗宇航员走的这么利索,肯定是假的。
然而实际上,从指令舱溅落,到直升机把宇航员接到航母上,中间需要 1-2 小时时间的,宇航员在这段时间已经可以进行初步的恢复和休息;这跟我们航天员着陆后刚出舱的状态其实没有可比性,所以并不能拿来跟我们的着陆直播比较说事。
美俄宇航员出舱后,也得抬着走
实际上跟我们的航天员一样,美俄宇航员刚出舱的时候,也得专人抬着,轻轻放到躺椅上。
这是上个月联盟号飞船(MS-25)搭载美俄两国宇航员从国际空间站返回的直播画面(其中美国宇航员在太空待了 184 天,俄罗斯宇航员待了 374 天),跟我们在央视直播中所见对刚落地航天员的保护措施并无太大不同。
中国航天员返回后,也能当天走路
我们在直播里看到的是航天员刚刚从神舟飞船里出来的情景:这个时候航天员需要重新适应一下重力环境,为了避免受伤,辅助人员临时抬一下。之后航天员上车、上飞机、回去接受进一步检查和休养,这部分我们是看不到的。
为此我专门询问了我国载人航天工程办公室接近航天员的工作人员,到底我们的航天员需要多长时间可以恢复自主走路?
得到的答复是:“能走路”,(刚着陆时)“是有保护性恢复”,但“不是丧失(行走)能力”。
可见无论中外,宇航员在刚落地时都是要暂时保护辅助一下的,但休息很短时间之后(以小时计),其实就可以开始行走了,并无太大差别。
这个谣我算是辟完了,希望以后不要再有人胡说八道了。
航天医学:不只是能不能走路的事
航天员刚落地时需要一定保护的原因众所周知:航天员在太空失重条件下会经历骨密度流失,肌肉力量也会衰减,因此在刚刚着陆时,为了重新适应重力环境、避免立即行走导致受伤,需要一定的保护和辅助。但这只是太空生活后果的冰山一角。
为了搞清楚航天员的健康在太空中会遭受哪些不利影响,从上世纪 50 年代人类刚刚开始载人航天尝试之时,一门交叉学科就发展了起来:「航天医学」。
这门学科关心航天员从发射升空、在轨驻留到着陆返回全过程中所经历的方方面面,力求让航天员平平安安上班去,健健康康回家来。
克服失重
还是继续说说如何对抗太空中微重力环境对身体的不利影响吧。
用进废退,航天员在微重力条件下,全身肌肉失去负荷、无需发力,久而久之就会造成肌肉萎缩。为了减缓这一进程,航天员在轨驻留期间,必须每天进行 1-2 小时的运动。为了让航天员能充分锻炼,空间站在有限的空间内设置了诸多运动器械——从弹力带、腕力球,到跑步机、自行车、划船机——中国空间站堪比一个小型健身房。
不过大量运动也可能让航天员容易疲劳。尤其是空间站上每天会经历十几次日出日落,仪器设备工作时又会发出噪声,航天员容易睡不踏实,更会加剧疲劳感。
除了跑步、骑车、划船、深蹲、硬拉,航天员还要穿上一种「失重防护服」,又称“企鹅服”。其内部包含的弹性带可以让肌肉维持紧张状态,避免长期松弛带来的肌肉衰减。
针对失重条件下骨丢失问题,中国空间站上还配有骨丢失对抗仪,通过敲打人体小腿部位相应穴位,刺激骨骼细胞活性、对抗骨质疏松。(这个技术也可以给面临骨丢失问题的中老年人使用。)
战胜超重
上天、落地过程中,航天员还不得不经历超重。
火箭发射时,会有几分钟的超重阶段,在此阶段航天员需要耐受 5-8 个 g 的超重;尤其是一旦发射出现异常,需要借助逃逸塔应急逃脱时,航天员就需要承受 8-15 个 g 的极端超重。在飞船返回阶段,尤其是主着陆伞开伞瞬间,也会产生约 10 个 g 的超重。
战胜超重则是体现了航天医学的另一个特点:不只是像常规医学一样去“治病”,更重要的是要在载人航天系统的工程设计中,提前把不利因素尽量降到最低,避免对航天员的损伤。(所以中国航天员科研训练中心主管的期刊叫做《航天医学和医学工程》,强调工程在航天医学中的重要性。)
例如返回阶段,如果主着陆伞突然开伞,会对返回舱产生 100g 的过载,人是无法承受的。因此着陆伞的设计让它逐渐打开、缓慢减速,把超重控制在人体能接受的范围内(10g 以内)[1][2]。类似的,返回舱着陆瞬间,也会产生 20-50g 的冲击过载,但通过合理设计的返回舱底部和座椅缓冲结构,传递到航天员的超重就降低到 10g 左右了。
面对辐射
太空中还有一个受到关注的环境威胁,就是来自宇宙的辐射。具体来说又分为几个不同的辐射源:银河系中超新星爆发等高能天体物理事件释放的高能粒子,太阳的日冕物质喷发等剧烈活动现象释放的高能粒子,以及地球磁场禁锢一部分外来粒子形成的范艾伦辐射带。
对于中国空间站这样的低轨航天器,由于受到地球磁场的保护,大部分时候这些辐射的强度并不是非常高——但仍然是可观的:在空间站上生活半年,所遭受的辐射(50-100mSv),相当于一个民航从业人员整个职业生涯所遭受的累计辐射量[3][4],或者拍摄 2000 多次 X 光胸片。当太阳活动较为强烈时,航天员需要到空间站上防护比较厚实的舱段躲避;历次出舱行走,也都安排在错开经过地球磁场较弱、辐射较强的南大西洋异常区的时段。
相比受到地球磁场庇佑的近地轨道,前往月球和火星的深空探索将受到更强的宇宙线粒子辐射挑战。据估计,一次往返火星的 2.5-3 年的旅程,累计辐射总量可以超过 1000 mSv,为在中国空间站上工作半年所遭受辐射的 10-20 倍。如果没有足够强大的保护措施帮航天员遮挡这些辐射,则他们罹患癌症、心脑血管疾病、免疫系统疾病的概率都会上升。
心理问题
还有一个阻碍航天员在轨健康工作的“软刀子”——长期在轨飞行的心理问题。现在中国空间站虽然比以前只有神舟飞船的时候要宽敞很多,但总体而言航天员还是要憋在一个比较狭小的密闭空间内,时间长了就可能出现焦虑、抑郁和心理疲劳的症状,在航天心理学中统称为“无力”——类似状况也出现在南极科考基地和深海潜艇中。
症状轻者,表现为活动减少、易激怒、心率不齐、睡眠障碍[5];严重者,乘组成员之间还可能产生相互猜忌和矛盾,无法相互配合完成工作;甚至相互争斗引发危险。一些描绘前往火星乃至更深远的太空的科幻作品,经常喜欢演绎太空心理问题引爆的灾难性后果;在真实的航天史上,美俄两国多个任务,也确实发生过大大小小的因为乘员心理问题而导致任务中断或受阻的情况[6]。
中国空间站建成以来,尚未有此状况。除了吸取美俄过往载人航天经验教训之外,相信“天链”中继卫星为中国空间站带来的实时通信能力也是重要因素。以往在轨航天员只能携带有限的文化娱乐产品,难以获得地面最新消息——美剧《为全人类》中,月球基地驻留的几个宇航员不得不反复播放同一集喜剧,直到其中一人疯掉。而现在的中国空间站上可以像地面一样正常上网冲浪、与家人实时联络,太空带来的孤独和隔离感可以得到很大的缓解。
中国空间站的航天医学研究——还有啥?
2019 年 3 月,早在天和核心舱发射前两年多,中国载人航天办公室就发布了《空间站工程航天医学实验领域第一批项目指南发布公告》,同时发布的《项目指南问答》则详细解读了中国空间站上航天医学研究所涉及的五大方向:
这里面前三条我们在前一小节中都有所介绍,其实就是一般所说的航天医学三大研究重点:失重、辐射和心理(行为与能力)。
后两条比较有意思——人体健康精准在线监测和传统医学,显然不止是太空中航天员才能用到的,其借助中国空间站研究所得成果,也可能惠及我们普通人。
其实很多健康监测设备已经小型化、智能化,搭载在手环 / 手表上,取得了相当的普及,实现了对心率、睡眠、运动的监测,甚至可以对血压、血氧、血糖、心电图进行测量。不过仍有很多测量设备,在地面做的大点也没关系,但要进入空间站,就必须进行小型化改造。例如中国空间站配备的 12 导动态心电监测仪,就是通过集成化设计,大大缩小所占空间[7]。这样的技术未来在地面推广使用,也将具备更广泛的使用场景。
中国传统医学主张“治未病”,和航天医学的方法论有一定共鸣;中医学界也积极利用中国空间站提供的宝贵实验平台,推动自身的研究发展。
因此“中医四诊仪”进入了中国空间站,通过“望闻问切”,并和“面诊、舌诊、脉诊”数据库进行对比,尝试为研究人员全面掌握航天员身体状况提供数据支撑[8];
中国空间站还设置了便携式穴位刺激装置,实现了“针灸上太空”,以求帮助航天员对抗心血管疾病风险和肌肉萎缩[9][10][11];
一款基于中医药实践而产生的保健食品“参灵草”也按照太空食品标准改造,降低了产品体积和重量,满足了神舟飞船尽量节约上行载荷的要求,跟随航天员一起进入了中国空间站[12]。
中国载人航天的下一个大跨越将是前往月球,未来我们也一定会踏足火星乃至更遥远的星际。现在中国空间站积累的航天医学数据、经验、方法,都将服务于我们未来的载人深空探索;很多航天医学技术也会以其小型轻量化的优势,从科研产品转化为大众消费品,走入我们的生活。正如《中国空间站航天医学实验领域第一批项目指南问答》所说:
同时作为国家工程,研究项目的实施不仅支撑载人航天的后续发展,也应该能够具有服务大众健康、提升人 - 系统能力等应用转化的社会价值,产出良好的社会效益和经济效益。
你还知道中国空间站上哪些黑科技?你最期待其中什么黑科技进入我们的生活?点赞 + 评论,选 10 个人赠送航天周边(随机发):
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