太空11天肌肉萎縮20%，揭秘宇航員那些與死神擦肩而過的時刻

宇航員生活在充滿未知的高風險環境中，這意味著，最細微的錯誤也可能關乎生死。

人類在太空中的活動已持續了近17年，關於如何在這個最後的疆界中生存，人類已經學到了很多。

在距地球約四百公里的太空，有一顆足球場大小的衛星，以大約27360公里/小時的速度圍繞地球旋轉，它就是國際空間站（ISS）。自2000年首次執行載人任務以來，國際空間站上就從未有宇航員離開過，最多時，曾同時載有六名宇航員。它也因此超越俄羅斯的「和平號」空間站，成為近地軌道上持續使用時間最長的空間站。

雖然國際空間站承載了不計其數的科學實驗，從遠程控制地面上的一台樂高機器人，到種植生菜，但它最具價值的作用在於，幫助科學家研究長時間的太空飛行會對人體造成何種影響——在人類開始籌劃首次載人火星任務時，這種影響堪稱一個關鍵變數。

一般來說，前往國際空間站的宇航員往往會在近地軌道上駐留四到六個月，這足以讓科學家了解到人體在微重力環境下會產生何種變化。

對人體來說，太空飛行造成最嚴重影響的器官也許是大腦。

根據從國際空間站返回的宇航員身上所提取的數據，宇航員在太空面臨的最大問題之一是，他們的肌肉和骨骼會發生退化。由於微重力環境下，宇航員不需要像在地面上那樣，經常性地用到肌肉——比如站立時需要使用的背部或腿部肌肉——因此它們會迅速退化。事實上，美國宇航局（NASA）的記錄顯示，有的宇航員在抵達國際空間站的短短11天時間裡，肌肉質量就萎縮了20%。為了抵禦太空環境中的肌肉和骨骼退化，美國宇航局啟動了「數字宇航員項目」，使用計算機模擬技術來提高本已十分嚴格的宇航員訓練強度。

此外，當宇航員生活在低重力環境中時，他們的體液也會受到顯著影響。人體約有三分之二的成分是水，正如你在很多視頻中看到的，宇航員有時會在太空中擺弄懸浮的水滴，失重狀態下的水的確會表現出奇特的樣子。雖然視頻看上去很有趣，但這會對人體調節體內重要生理過程的能力造成嚴重影響。當宇航員初次抵達國際空間站時，他們會出現類似於普通感冒的癥狀（面部浮腫和鼻塞），這是因為他們的體液轉移到了身體的上半部分。

隨著宇航員的身體漸漸適應失重環境，他們的體液分布會變得更加均勻，身體也不再需要那麼費力地去調節血壓。雖然這聽起來像是好消息，但事實證明，它可能帶來一些非常不利的副作用，比如血容量減少20%，這可能導致心臟功能退化，因為它能泵的血量變少了。

儘管科學家還發現了其他一些有趣的生理現象（比如，一位宇航員無法流淚，因為眼淚會凝聚成一個水球；或是有人失去了味覺），但對人體來說，太空飛行造成最嚴重影響的器官也許是大腦。雖然進入太空能夠帶來一些積極的心理影響（比如「總觀效應」，或是從太空俯瞰地球所產生的內心平和感），但通常來說，宇航員總是處於持續的高壓狀態。

雖然在失重狀態下翻跟頭聽起來很好玩，但我們必須考慮到，宇航員生活在充滿未知的高風險環境中，這意味著，最細微的錯誤也可能關乎生死。即使做了萬全準備，國際空間站也曾出現過一些險情。

2013年，義大利宇航員盧卡·帕米塔諾（Luca Parmitano）在執行太空任務時，不得不提前終止太空行走，因為他航天服中的水開始向頭盔滲漏，險些將他淹死。帕米塔諾日後回憶起這段經歷時說，當水開始滲漏到頭盔時，他感覺自己就像是「魚缸里的一條金魚」。

由於液體在微重力環境中的運動方式會發生改變（它們會凝聚成球，四處飄浮），因此，當水滲漏到頭盔後，帕米塔諾一方面要保持呼吸，另一方面還不能讓水進入自己的眼睛、鼻子和嘴巴。雖然他最終安全返回了國際空間站，但他使用的航天服去年再次成為一起類似事故的罪魁禍首——一位宇航員為了保命，也不得不提早終止了太空行走任務。

國際空間站運行初期，曾有一位宇航員在進行太空行走時，身上被附著了一層約2.5厘米厚的有毒冷凍氨。他不得不待在空間站外，繞著地球轉了一圈，直至航天服上的冷凍氨蒸發掉。那原本是一次例行的太空行走任務，當時，美國宇航員羅伯特·柯比姆（Robert Curbeam）正在處理空間站的冷卻系統。由於氨的冰點較低，冷卻系統使用了氨。然而系統發生故障，氨開始從管道中泄露，這時，空間站的每個人都知道，有麻煩了。三分鐘後，柯比姆成功關閉了發生泄漏的閥門，但此時，他的整個航天服都被冷凍氨覆蓋住了。據當時與柯比姆一同執行太空行走任務的另一名宇航員說，他當時看起來就像一個雪人。

為了把航天服上的有毒化學物質清除掉，柯比姆不得不待在空間站外，繞著地球轉了一圈（大約90分鐘），以便陽光能融化那些氨晶體。等到安全返回氣閘內之後，他和其他宇航員不得不戴上氧氣面罩約半個小時，好讓空間站濾掉內部空氣中的毒素。

柯比姆的「驚魂記」也讓人想起了兩位蘇聯宇航員曾經歷的那場險情。1990年，「和平號」空間站的氣閘出現故障，兩名宇航員被拒之門外，在氧氣即將耗盡的情況下，他們不得已啟動了緊急入艙程序。此前，他們進行太空行走是為了修復返回艙的隔熱層，這個故障對他們返回地球造成了威脅。經過五個小時的太空行走後，宇航員成功修復了飛船，這時他們發現，空間站的氣閘門未能正常關閉，艙室無法增壓。在氧氣已經嚴重不足的情況下，兩名宇航員不得不啟動了緊急入艙程序，最終回到加壓艙。不過，至於他們是如何做到的，蘇聯方面的記錄仍然是一個謎。

至於他們是如何做到的，蘇聯方面的記錄仍然是一個謎。

1997年，「和平號」空間站還發生了其他一些險情。當年2月，用來製造氧氣的一個高氯酸鋰罐發生泄露，空間站隨之起火，好在只過了一分半鐘，宇航員就將火撲滅了。可僅僅幾個月後，俄羅斯「進步號」貨運飛船撞上了「和平號」空間站的一個模塊，並在後者身上撞出一個洞，致使艙室開始降壓。這原本很容易演變為一場致命的事故，但得益於宇航員的迅速反應（其中有一位是來自美國宇航局的訪問宇航員），他們切斷了一些防止艙口關閉的線纜，成功密封了發生泄漏的模塊，將其與空間站其餘部分隔絕開來，從而化解了這場險情。

人類在空間站中曾經歷過大大小小許多次事故，以上這些只是其中的一部分而已。這很好地提醒了我們，即便做了最充分的準備，人為錯誤永遠也都是我們需要考慮的一個因素。儘管如此，考慮到各方面的情況，如果宇航員感到壓力過大， 我們也很難去責怪他們，尤其是要知道，很多宇航員在太空中會長期遭受睡眠不足的困擾。（當你在國際空間站上，每天要看到15次日出時，入眠可能會變得有點難。）

然而，儘管我們已經知道了太空飛行對人體造成的種種不利影響，這些認知全都是基於在短期內收集而來的數據（最長為六個月），根本不足以讓我們了解火星之旅（將耗時一年半以上）可能對人體造成的影響。為應對這種情況，美國宇航局去年啟動了一項前所未有的實驗——「雙胞胎研究」。它把斯科特·凱利（Scott Kelly）送上國際空間站，讓他在那裡待上一整年，而他的孿生兄弟馬克·凱利（Mark Kelly）則留在地面，研究長時間太空飛行對人體造成的影響。

雖然這項長達一年的實驗的首批成果剛剛開始披露，美國宇航局已經發現了一些有趣的現象。首先，一項關於太空飛行與人體老化關係的研究發現，斯科特的端粒（DNA中一個會隨著年齡增長而縮短的區域）在太空飛行期間出現了增長。研究人員將此歸因於斯科特在太空中做了更多的運動，以及飲食中的熱量減少了。此外，另一項研究發現，斯科特返回地球後，其心智能力並未受到明顯影響。

還有一項研究仍在進行中，它將對凱利兄弟進行完整的基因組測序。研究人員在他們各自的基因組中發現了數百個獨特的突變（這在意料之中），與此同時，研究人員還發現，凱利兄弟體內大約有20萬個RNA分子呈現出不同的表達方式。這是否表明，斯科特在國際空間站期間激活了某種「太空基因」，我們還有待觀察。

數十年來，登陸月球和火星的載人太空任務第一次被提上日程，在這種情況下，了解如何在太空這個最後的疆界中生存，就變得比以往任何時候都更加迫切。得益於數十位宇航員多年來的開拓性工作（他們成為了地球軌道上的「小白鼠」），如今，對於如何在微重力環境下生存，我們已經瞭然於心。載人火星任務將帶來一系列新的生理挑戰（比如輻射的威脅），但如果沒有這些初步性的實驗，火星之旅是不可能實現的。在微重力環境下生存始終是一項挑戰，但有了不斷進步的技術，以及在地球和近地軌道所學到的經驗教訓，人類演進為跨行星物種的可能性將超過以往任何時候。

翻譯：何無魚

來源：Motherboard

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