長期載人航天的三大難題

□ 前 哨

未來航天醫學研究的三大問題是宇宙輻射的后效應、骨骼礦物脫失和肌肉萎縮、以及航天員的心理和行為障礙。美國國際空間站建成以后準備進行的生物醫學研究也是這三個問題。

難題一：如何減少宇宙輻射的后效應

航天飛行中的環境因素除了微重力以外還有宇宙輻射，宇宙輻射對人體生理系統的影響最嚴重的是生殖系統。

在男性生殖系統中精原細胞是人體內對輻射最敏感的細胞。輻射暴露水平最低只要10雷姆（人體倫琴當量）就能導致精子生產減少；暴露劑量50雷姆即可導致暫時的不育癥。如果一次暴露后在精液中能產生永久性的精子缺乏，這種劑量也可致人死命。長期小劑量的暴露雖然不會致命但可導致不孕癥。如果人體的性腺被暴露于輻射，不孕癥雖然重要，但更可怕的是遺傳后遺癥。

女性的卵巢不像男性的睪丸，在睪丸內精原細胞不斷更新換代，而卵巢內卵母細胞的供應是固定的，而且從出生后就有。由于卵母細胞不像一般細胞那樣積極進行有絲分裂，這種細胞具有酶修復系統。卵巢對輻射引起的遺傳效應更敏感，而且輻射對卵母細胞的影響是累積的。一次劑量到達300至400拉德（吸收劑量標準單位），卵巢中的卵母細胞即被殺死，同時雌激素也停止分泌。如果是多次小劑量的暴露，機體對輻射的耐力就增強，卵母細胞也會從累積輻射損傷中得到一定程度的恢復。

對于男性航天員，雖然航天飛行對垂體——性腺軸的影響尚未完全搞清楚，但是已經發現一種可逆的睪丸功能障礙，而且大鼠和人在航天中和航天后均出現睪酮水平下降。因為睪酮是在黃體激素的刺激下由睪丸的間質細胞分泌的，睪酮水平的下降表明垂體——性腺軸的混亂。如果是這種情況，就說明生殖上皮細胞的功能異常，從而減少精子的產生。

反流性行經被認為是子宮內膜異位癥和不孕癥的病因。在地球重力情況下，反流性行經一般僅限于骨盆；但是在微重力情況下，反流性行經不僅增多而且將擴散到整個腹腔。在地球上，緊張和過度運動可以導致不排卵，還導致持續的雌激素增多，后者又可導致子宮內膜增生和陰道過度出血。而在微重力情況下，緊張和過度運動可能導致性腺機能減退，雌激素水平降低和閉經。因此在長期航天飛行中，安排航天員進行比較劇烈的體育運動可以保持心血管和肌肉骨骼系統的健康，但也增加了性腺機能減退、雌激素水平降低和閉經的風險。當然采用激素療法、口服避孕藥或其他措施可以預防和治療。

宇宙輻射除了造成人體生殖系統的損傷外，還有致癌的風險，還能導致中樞神經系統的損傷，組織變性，引發心臟病、白內障、呼吸系統病變和消化系統疾病等，如果是受到大劑量照射，還可能導致急性放射病，甚至死亡。

難題二：如何面對肌肉骨骼系統的損傷

太空微重力對人體最明顯的生理影響是骨礦物質密度，肌肉質量和肌肉功能的變化。骨礦物質喪失的嚴重后果是骨折、腎結石和傷口不易愈合。在長期航天中航天員一旦發生骨折，特別是航天員在火星上，對骨折是采取用內固定、外固定或是電刺激？目前還沒有定論。由于現在科學家對微重力引起骨礦物質密度喪失的機理尚不清楚，因此沒法找到有效的對抗措施。航天員在航天飛行中，每天要喪失250毫克的骨鈣，而返回地面后體內骨鈣的恢復則緩慢得多。俄羅斯和平號空間站上的航天員，每月骨礦物質密度的喪失是全身的1%，其中主要是承重骨，如股骨頭、骨盆、股骨頸和脊椎，而非承重的上肢，骨礦物質密度的喪失不明顯。骨礦物質密度的喪失一般都伴有高鈣尿癥，這是導致腎結石的主要原因。雖然鈣代謝與骨密度的變化是可逆的，但是鈣代謝與骨密度的恢復，跟其產生相比是比較緩慢的。有人建議，在長期航天中選拔一些骨骼質量較重的航天員，這種方法雖然不能防止骨礦物質的喪失，但由于他們的骨礦物質密度較高，可以降低在航天飛行中發生骨折的風險。

在航天飛行5天后，可以觀察到人體肌肉的明顯萎縮。不過骨骼肌的這種變化還屬于一般的生理失調，即在微重力環境下肌肉功能由于負荷減輕后產生的適應性反應，而不是病理性改變。但如果突然返回地面重力環境，對已經變弱的肌肉施加重負，就可能出現航天飛行后病癥，如肌疲勞，肌無力，動作不協調和延遲性肌酸痛等。在動物實驗中，發現航天飛行期間大鼠的微循環發生明顯變化，主要是體液向頭部轉移、返回地球重力后又發生水腫和缺血性組織壞死。在微重力條件下機體對低負荷適應后如果重新施加負荷可能會導致肌肉的結構性損傷。

阿波羅14號航天員米切爾

阿波羅15號的兩名航天員

難題三：如何不讓航天員產生精神障礙

航天醫學家認為，航天員的心理和行為始終是航天醫學研究的重要課題。航天員在航天中和航天后發生心理和行為障礙的情況其實累見不鮮。

美國阿波羅11號航天員奧爾德林，是第一批登上月球的兩名航天員之一，1930年生，1951年畢業于西點軍校，1962年獲得麻省理工學院博士學位，參加過侵朝戰爭，研究過載人航天交會技術，1969年跟阿姆斯特朗一起登月，并獲得美國總統頒發的自由勛章。1993年，63歲高齡，還設計出一種永久性空間站并取得專利。可就是這樣一個人，從登月以來一直跟自己的心理障礙、抑郁癥和酗酒行為作斗爭。他曾經三次離婚，并多次住院治療。

阿波羅15號航天員艾爾文，是登月艙駕駛員，與另一名航天員在月面上停留三天，艙外活動時間總共長達18小時。這位先生在返回地面以后突然篤信宗教，并成為一名狂熱的基督教徒。阿波羅14號航天員米切爾，登上月球后曾在月面上行走9小時17分鐘，打破月面行走的最長紀錄，而且還撿回來45千克月球巖石。登月回來以后突然執迷于特異功能，而且最近還在華盛頓召開記者會，公開宣稱他信任外星人真的存在，并呼吁美國政府不要掩飾事實，公布有關外星人的機密檔案。

俄羅斯航天專家說，航天員的心理和行為障礙是航天醫學面臨的嚴峻挑戰。在航天飛行后的總結報告中經常發現飛行過程中航天員之間關系緊張。據說在俄羅斯的航天史上，至少有三次是因航天員的心理障礙而不得不提前結束飛行任務，其中最明顯的例子就是1976年的聯盟21號飛行。當航天員乘坐聯盟21號飛船登上禮炮5號空間站后，原計劃在站上停留63天，但因航天員的心理障礙而不得不提前返回地面。有意思的是，官方從來不承認航天員的心理障礙，他們總是尋找各種各樣理由掩蓋事實真相。

現年43歲的莉薩·諾瓦克，是一名美國女航天員，原美國海軍上校，已婚，三個孩子的母親。2006年7月曾參與前往國際空間站的發現號航天飛機飛行任務。2007年2月5日被警方逮捕，罪名是綁架未遂、私帶槍支和暴力行兇。

盡管已婚并有3個孩子，但諾瓦克仍和另一名航天員厄夫萊恩有曖昧關系。在得知厄夫萊恩還和一名美國空軍女軍官希普曼保持親密關系后，諾瓦克飛車1500千米，從休斯敦一路追到奧蘭多攔截情敵。為了不因上廁所而停車，諾瓦克在開車途中戴著成人尿不濕。喬裝改扮的諾瓦克抵達奧蘭多國際機場之后，尾隨希普曼來到機場停車場。希普曼告訴警方，她注意到有人跟蹤她，于是快速進入車里并且鎖上了門。諾瓦克開始拍打車窗，請求打開車門搭載。希普曼拒絕了她的請求。但是在諾瓦克開始哭泣的時候，她把車窗搖下來一點，諾瓦克趁機向車內噴灑某種化學制劑。

在對停車場進行檢查時，一名警官發現了諾瓦克丟棄的提包，里面裝有假發、氣槍。在諾瓦克被捕時攜帶的提包中，警方還發現了一根金屬短棍、一把折疊刀、繩子等。警方在機場附近的一家汽車旅館里發現了諾瓦克的汽車，并在車中發現了辣椒水噴劑、未使用過的霰彈槍子彈、乳膠手套以及希普曼和厄夫萊恩之間的電子郵件。警方還發現了一封說明諾瓦克如何深愛奧弗萊因的信、希普曼的家庭住址以及前往希普曼家的路線。

諾瓦克被捕后，美國航宇局約翰遜航天中心主任邁克爾·科茨發表了一份聲明。他表示諾瓦克將暫時離職，她的名字也已經從航天員名單中除去。

諾瓦克被捕以后，聲稱自己有精神障礙，她的律師也說，她患有抑郁癥，強迫癥，失眠，在事發當天她有“明顯的心理壓力和短暫的精神障礙”。

諾瓦克的家人表示，她是一個非常有愛心的母親，一心一意地照顧3個孩子。諾瓦克和她的丈夫是大學同學，兩人在19年前結婚。

美國女航天員諾瓦克標準像

被捕后和精神頹喪的諾瓦克