人體如何適應宇宙航行

蔡翹

四月十二日，蘇聯"東方號"載人的衛星式宇宙飛船進入太空勝利返航，加加林少校第一次成功地完成了人類宇宙航行的任務，這是人類征服宇宙的一個新紀元。這一光輝的創舉，受到了中國人民和全世界愛好和平的人民的熱烈歡呼，又一次證明了蘇聯科學技術的卓越，證明了社會主義制度的優越性。

人要飛向宇宙，并能安全返回地球，除了要在技術上解決宇宙飛船精確的發射和返回等問題外，還必須解決人如何能適應宇宙空間的生活問題，如宇宙飛船在上升和下降時所產生的超重問題；宇宙飛船進入衛量軌道所產生的失重問題；宇宙空間的氣壓和溫度問題；宇宙空間的各種射線問題等等。本文僅就以上幾個問題向青年同志們作一些簡要的解釋

如何克服超重？

什么叫超重，為什么會產生超重現象呢？我們知道，物體（包括人體）所以有重量，是由于地球的引力，或叫地心吸力。引力的大小隨物體距離地球中心的遠近而不同；距離愈遠，引力愈小，體重愈輕；例如南北極地面距離地球中心比赤道地面近，所以同一質量的物體在南北極較重。在沒有空氣阻力的空間，物體自由降落，以每秒9．8米的加速度向地面下墮這種加速度運動我們稱它為一個地心引力單位。凡物體運動速度的改變都會引起物體的超重現象。如加速度等于一個地心引力單位時，物體重量增加一倍，二個單位時即增加二倍，依次類推。減速度也是使物體運動的速度發生變化，也一樣可以引起超重。因此，我們可以說，超重現象是由于物體運動速度的改變所引起的。

我們乘電梯時若啟動上升太快，就會感到整個身體驟然下沉，腳底壓在地板上很緊，這就是由于電梯向上的加速度而使人體重量增加產生的超重。電梯的這種速度變化不太大，故產生的超重現象也小；噴氣式飛機高速飛行時進行轉彎、盤旋、俯沖后垂直上升等，加速度就比較大。宇宙飛船的上升要在極短的時間內達到每秒八公里，加速就很大；下降時，要從每秒八公里在半小時內減速到著陸時每秒不超過十米，減速更是大。因此宇宙飛船在上升和下降過程中超重最高可達十個地球引力單位，即使物體重量加重十倍

人體在遇到超重情況下將會有什么反應呢？由于人體重量增加了，動作就很費力，甚至抬不起手，抬不起頭，站不起身，胸部受到壓力而感到不舒服。但更重要的是影響血液循環，因人體的大血管是沿身體的縱軸作上下行的。如果加速度的方向是由腳到頭，身體的重力將是由頭到腳，這時除腳底與臀部受壓到與地板或座椅接觸很緊，手足不容易提起，腸胃道向下移動及面孔肌肉被拉向下外，大部分血液將流向腹部及下肢，因而心臟血少，頭部血更少。如果加速度超過四個單位，一般人要發生眼睛發暗，甚至失去意識。如果加速度的方向是由頭到腳，影響更加嚴重，血液將沖注頭腦，只要超重二、三個單位就會引起眼睛發紅，甚至發生腦沖血。但人體對橫向加速度的耐力就比較大，因為人體內沒有大血管是橫行的，所以這種方向的加速度并不嚴重地影響血液的循環。在沒有防護裝備的情況下，一般可以耐受八到十個引力單位，如加上平日預先鍛煉，并穿上防護服裝，耐力還可以提高。這種防護服裝是利用機械力于超重時自動壓迫腹部及大小腿，以避免血液在那里積聚。飛行員在宇宙飛船中采取臥的體位并穿上防護服裝，對十個單位的加速度影響是完全可以耐受的。

衛星式宇宙飛船飛行所遇到的超重是比較嚴重的。飛船之所以能達到地球衛星軌道，主要是依靠它能從地面啟動時就不斷增加速度。如用三級火箭的話，第一極的加速要達到8—9個單位，第二級6—7個單位，第三級4—5個單位，總共約需6—7分鐘；在此時間內超重起伏三次（由于三級火箭），形成三個高峰的變化。如果加速度的方向是由后向（即由背向胸）的話，這樣大和長而且發生三次變化的超重，人是可能耐受的。加加林少校的勝利飛行更證明其如此。

人對失重的適應性

宇宙飛船進入衛星軌道時，由于地球引力與飛運動的離心力大約相等，所以就發生失重（全部或大

部）現象。宇宙飛船脫離軌道進入大氣層前的自由降落一段時期，也會發生失重現象。

失重的影響可從兩方面來考慮；一方面是人體本身失去重量的影響，另一方面則是周圍物體失去重量的影響。人體本身失去重量對于基本生理功能如呼吸、消化及血液循環等是有一定的影響的；例如血液沒有重量，心臟就不必那樣費力，呼吸肌沒有重量，呼氣就不可能是被動的。但是，由于這種影響不大，身體的代償機能又是那么靈活，適應得那么快，以致微小而短時的改變不易表現出來。因此可以說，失重對基本生理功能是沒有嚴重影響的。但是，在知覺及運動方面卻有深刻的影響。根據飛機失重的研究報告，失重時覺得身體飄浮，不能著地，除用視覺來指導外，認識體位及協調運動都是很困難的。身體的重量原來會刺激肌肉感受器、內耳耳石器和皮膚觸覺器（當重量壓迫皮膚，使之與接觸物貼緊），從而供給大腦以身體體位所在的各種信號。大腦喪失這一系列信號，所以一時失去了定向能力及動作協調能力。不過，人的代償能力很強，失重之后就多用眼睛、多用腦子以補償內耳耳石器、肌肉及皮膚感受器之缺乏刺激的缺陷，在短期之內或經過幾次練習之后就變成習慣而不感到失去定向及肌肉協調的障礙了。

對于周圍物體的失重，開始時自然也不習慣，因為一切物體都要固定，不然就會飄浮空中，四處亂飛。水不能從瓶中倒出，食物必須做成膏糊，用手擠或用力吸才能吃下去，大小便必須使勁，自來水筆將失去作用等等，諸如此類不習慣的事情和動作當然還很多。

對于超重和失重的適應，飛行員的條件是很重要的，飛行員的健全體格、能勝任巨大加速度負荷的體格，正確的思想，堅強的意志，穩定的情緒，機智靈活，能吃苦耐勞，反應迅速而準確，都是很重要的。這就要求在挑選、訓練和鍛煉幾方面進行很好的準備。加加林少校之所以獲得成功，說明蘇聯宇宙醫學在保證工作上是有杰出成就的。

宇宙空間的氣壓和溫度

宇宙空間氣壓極低，幾乎接近真空，沒有人體呼吸所必須的分子氧氣，如果沒有特別設備，人在其間是不能生存的。在人造地球衛星軌道上溫度的變化是很大的，向太陽時輻射熱可高達攝氏六、七百度，而在地球的背面則溫度可下降至零下一百五十度。在這么高和這么低的溫度中，人能忍受的時間是很短的。由于上述原因，人要進入宇宙空間和停留在那里，即使是比較短的時間，也必須創造一個適合于生存的小環境。這個小環境就是密閉艙。艙內維持接近于地球表面壓力和氧氣成分，同時用藥劑吸收由人體排出的二氧化碳和水。艙壁必須隔熱。艙內具有溫度調節器，使艙內溫度保持在攝氏15—25度之間。人在生活中不能缺乏氧氣，也不能呼吸濃度過大的二氧化碳。蘇聯在1960年所發射的衛星式宇宙飛船的密閉座艙已完全解決了這一系列問題。例如用吸收劑保持艙內二氧化碳在1％以下，用液體或壓縮氧氣使艙內氧氣成分保持在21—24％之間，用吸水劑使濕度不超過35—40％，艙內氣壓則由壓力調節器使它接近地球海平面的壓力。

宇宙空間的各種射線

宇宙空間的各種射線，如紫外線、軟X線和宇宙線，特別是宇宙線之損害人體，早就引起了物理學家及生理學家的注意，并進行了多方面的測定和實驗（例如在高山頂、高空氣球、高空火箭、人造地球衛星上測定電離輻射和宇宙微粒子輻射的強度等）。但直到最近，蘇聯衛星式宇宙飛船的生物學研究才確定了在離地面三、四百公里的人造地球衛星軌道上，各種射線的強度及密度，在一定的防護措施之下（紫外線大部分不能透過玻璃或塑膠板，X射線不能穿透重金屬板），不但不足以引起高等動物的急性創傷，也沒有嚴重的慢性危害和遺傳影響。根據蘇聯兩次衛星式宇宙飛船所攜帶的生物體試驗結果，證明在地球表面上空幾百公里之內，宇宙線對生物體的影響是不大的。

蘇聯“東方號”載人宇宙飛船發射和返航的勝利，使人類征服宇宙的歷史揭開了新的一頁。過去浩瀚的宇宙對于人們是神秘的，對它，人們長期地相傳著種種美麗的想象，嫦娥奔月的神話，就表現了我國古代人民遨游太空的幻想，可是今天太空飛行已成為現實。從今以后，人類將不再是局限在地球的搖籃里，人類飛到月球、星球上去的日子已經不遠了。