太空視角下的航天員如何保持健康?一文了解→
隨着空間技術的不斷進步,航天員在太空中的健康管理問題也日益受到重視。空間環境對人體產生的各種影響不容忽視,如何保障航天員的身體健康,成爲航天醫學領域的重要課題。在飛行任務期間,乘組自身健康管理如何進行?醫監醫保工作怎樣開展?空間站上有哪些醫學監測“神器”?面向未來載人深空探測任務,航天醫學保障將面臨哪些挑戰?
航天員日常在軌健身有妙招
太空環境對人體的影響是顯而易見的。在微重力環境下,人體會發生很多改變,其中最明顯的是肌肉、骨骼和體液的變化,包括肌肉和骨骼失去負荷、心血管功能異常、免疫系統功能下降等。這些變化可能導致肌肉萎縮、骨質疏鬆、心血管問題和免疫系統失調等。爲了應對太空環境中的健康挑戰,航天員需要採取一系列健康管理措施。
爲減輕上述長期在軌生活的症狀,航天員每天需維持至少1~2小時的身體鍛鍊,以對抗微重力對身體造成的影響。爲此,空間站內設置有專門的鍛鍊區,爲航天員量身打造“太空健身房”。其中,天和核心艙配置了太空跑臺,問天實驗艙配置了太空自行車功量計,幫助航天員進行四肢及軀幹鍛鍊,夢天實驗艙配置了微重力抗阻裝置,航天員可以進行划船、深蹲、硬拉等基本體能鍛鍊動作。此外,空間站內還配備彈力帶、腕力球等設備,保障團隊還爲他們量身打造了太空保健操。航天員通過在軌鍛鍊訓練,可以有效防止心臟、骨骼肌質量下降和呼吸功能降低,還可以增加循環血量,改善組織器官的血液供應。
航天員使用太空自行車開展運動心肺功能測試
航天員使用彈力帶鍛鍊
航天員使用微重力抗阻裝置鍛鍊
除了使用多樣化的健身器材和設備,航天員日常需要經常穿着失重防護服進行艙內活動,失重防護服也被稱爲“企鵝服”,內部有很多彈性帶,航天員穿上後通過彈性力的作用,使肌肉感到緊張,幫助航天員對抗失重環境對肌肉的不利影響,這種防護措施是空間站生活中不可或缺的一部分,對於保障航天員在太空中的長期健康和工作效率具有重要意義。
失重防護服內部展示
飛行任務期醫監醫保有準則
飛行任務期,是指航天員準備到發射場參加航天飛行之前一段時間到飛行及飛行之後一段時間的總稱。在飛行前,醫監醫保人員會對航天員實施更加嚴格的健康管理,根據任務特點,加強營養供給,嚴格作息制度,制定傳染病預防三級隔離制度,防範傷病,避免非戰鬥性減員。同時,對每一名航天員均進行動態醫學跟蹤,定期實施醫學檢查,並進行醫學鑑定,明確給出每一名執行任務前的航天員健康狀況結論,最終實施飛行當天的醫學放行。
在飛行過程中,醫監醫保人員會實時監測航天員的體溫、血壓、心電圖等生理指標,並與航天員定期通話,通過對航天員的主觀感覺、客觀指標,判斷航天員的健康狀況,預測疾病傾向,爲指揮決策提供依據。針對出艙活動及飛行中航天員可能出現的醫學問題,制定相應預案,對飛行中航天員的不適症狀或傷病提出醫學處置意見,實施在軌醫學支持,從醫學角度保障航天員的安全、健康和良好的工作效績。
飛行任務中的醫學監測難度大,主要依靠遙測、航天員的自測與互測以及通信系統傳送設備監測到的信息數據。2016年,我國首個天地遠程醫療會診系統在神舟十一號載人飛行任務中得到驗證,首次建立起天地遠程醫療支持系統,通過天地的協同會診爲航天員未來長期在軌駐留提供健康保障。此次遠程會診中,乘組將生理參數心電圖、心臟超聲等數據實時傳輸到地面,醫監醫生根據航天員的檢查數據和通話資料與醫院專家進行溝通,最後把診斷結果和處方上傳給航天員,實現天地遠程會診。
航天員在天宮二號科普失重心血管功能研究實驗
現階段,中國空間站已開啓長期有人駐留模式,核心艙內設置了“醫務室”,即醫監醫保區,能夠完成對航天員心電、呼吸、血壓等常規檢查及各器官功能的監測,配備了急救藥品、創傷處理裝備等基本應急醫療設備,針對心臟急症、四肢骨折等症狀也有應急治療手段,並且能通過天地遠程醫療會診進行遠程心理診療。同時,醫監醫保人員建立了完善的航天員在軌疾病預防、診斷和治療機制,航天員一旦發生疾病,就能及時有效地進行醫療處置。對一般疾病力爭在軌治癒,不必應急返回;對急病,通過緊急處置,使其穩定或減輕,從而減少返回的風險。
航天員在軌進行身體檢查
航天醫學監督設備有功效
航天醫監設備是爲滿足航天員醫學監督需求而配置的專業設備。其中,在軌醫監設備安裝在載人飛船、艙外服、空間站等各類在軌航天器中,主要用於航天員各類醫學信號的檢測、採集、存儲、顯示與傳輸,進而通過在軌航天器的通信系統下傳地面。
從飛行乘組進入載人飛船起,醫監醫保團隊就能通過與飛船連接的穿戴式監測裝備,及時掌握航天員任務期間的心率、體溫、血壓、呼吸等重要生理指標。當飛船在返回過程中進入黑障區,信息發生中斷時,裝備上的採集與儲存模塊會將信息數據存儲下來,方便地面人員進行分析。
穿戴式監測裝備
爲應對空間站任務期,航天員在軌可能出現的各種健康問題,空間站內配置了多種醫監設備。在心血管功能監測方面,配備了12導動態心電監測儀、血壓Holter、無創血液動力學監測儀、超聲診斷儀;針對長期飛行造成的骨丟失問題,配備了骨丟失對抗儀,通過在軌對骨液流的震動刺激,引發細胞相互作用,達到對抗骨丟失的目的;在急救設備方面,配備了心肺復甦器、除顫儀等,以應對可能出現的緊急情況。這些“神器”爲航天員在太空中的健康保障提供了重要支持。
自航天員進駐空間站後,地面科研人員需要掌握的航天員身體數據從4項增加到了17項之多,但如果按照地面標準,這些設備會佔用大量空間。因此,在空間站使用的醫學診療設備必須滿足小型化、集成化的要求。例如12導動態心電監測儀就採用了高度集成化的設計,能夠採集靜態、運動狀態、急救狀態及24小時動態模式的12 導心電信號,既能有效爲航天員提供服務,又節省了寶貴的在軌空間。
中國傳統醫學的在軌應用是航天醫學科學體系的重要組成部分。中醫四診儀在空間站任務中的首次運用,讓中醫經典的“望、聞、問、切”診療手段在中國人的“太空家園”得到實現;便攜式穴位刺激裝置具有體積小、重量輕、功耗低、使用方便等優點,通過“鍼灸上太空”,航天員可以在空閒時間針對不同身體部位進行理療放鬆,我國傳統醫學精髓正不斷衝出地表,奔赴宇宙。
航天員使用中醫四診儀進行診療
目前空間站上使用的醫監設備,都是依照空間站運行壽命來設計的,隨着空間站應用與發展的不斷推進,技術團隊也將不斷對在軌醫監設備進行升級和迭代。
未來航天醫學保障體系有挑戰
在全球首部太空實拍電影《挑戰》中暢想了未來太空手術的場景,影片講述了一名航天員在執行任務期間突發疾病,無法立即返回地球接受治療,一名女醫生臨危受命,飛赴國際空間站展開救援行動的故事。儘管自人類進入太空以來,尚未發生過此類緊急醫療事件,但該電影創造性地選取這一角度,預示着隨着未來載人深空探測任務的推進,航天醫學保障將面臨更多的挑戰。
首先,長時間的太空旅行可能增加對骨骼、肌肉和心血管系統的負荷,深空環境中的高輻射可能對航天員的健康產生更大影響,需要建立更完備有效的輻射防護措施。其次,深空探測任務對航天員的心理素質要求更高,如何有效管理航天員的心理壓力,保持其心理健康,也是未來航天醫學保障需要解決的重要問題。此外,在深空探測任務中,航天員與地球距離更遠,救援行動更加困難,如何有效提供緊急醫療援助和遠程醫療支持將是一個重要的挑戰。
因此,面向未來複雜性、特殊性更高的載人深空探測任務,需要加強航天醫學領域的研究,進一步豐富在軌監測手段、發展在軌自主醫學處置能力,充分借鑑國內外先進醫療設備技術,促使我國航天醫監設備技術向輕量化、智能化、低負荷、高集成度、標準化方向不斷髮展,以適應未來航天醫學監督任務需求。同時,要以更高的標準進行航天員的選拔與訓練,確保最終入選的航天員具備過硬的身體素質和心理素質,在培訓過程中強化心理適應能力的訓練、緊急情況下的應對措施以及對先進航天醫學設備的熟練使用。
航天員健康管理是保障航天員身心健康、推動太空探索事業發展的關鍵所在。未來,航天醫學將持續融合科技前沿,爲航天員提供更加全面、精準的健康保障,爲太空健康管理注入新活力,引領人類邁向更加廣闊的太空探索之旅。
(來源:中國載人航天)