長(zhǎng)期載人航天的三大難題

□ 前 哨

未來(lái)航天醫(yī)學(xué)研究的三大問題是宇宙輻射的后效應(yīng)、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(guó)國(guó)際空間站建成以后準(zhǔn)備進(jìn)行的生物醫(yī)學(xué)研究也是這三個(gè)問題。

難題一：如何減少宇宙輻射的后效應(yīng)

航天飛行中的環(huán)境因素除了微重力以外還有宇宙輻射，宇宙輻射對(duì)人體生理系統(tǒng)的影響最嚴(yán)重的是生殖系統(tǒng)。

在男性生殖系統(tǒng)中精原細(xì)胞是人體內(nèi)對(duì)輻射最敏感的細(xì)胞。輻射暴露水平最低只要10雷姆（人體倫琴當(dāng)量）就能導(dǎo)致精子生產(chǎn)減少；暴露劑量50雷姆即可導(dǎo)致暫時(shí)的不育癥。如果一次暴露后在精液中能產(chǎn)生永久性的精子缺乏，這種劑量也可致人死命。長(zhǎng)期小劑量的暴露雖然不會(huì)致命但可導(dǎo)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(nèi)精原細(xì)胞不斷更新?lián)Q代，而卵巢內(nèi)卵母細(xì)胞的供應(yīng)是固定的，而且從出生后就有。由于卵母細(xì)胞不像一般細(xì)胞那樣積極進(jìn)行有絲分裂，這種細(xì)胞具有酶修復(fù)系統(tǒng)。卵巢對(duì)輻射引起的遺傳效應(yīng)更敏感，而且輻射對(duì)卵母細(xì)胞的影響是累積的。一次劑量到達(dá)300至400拉德（吸收劑量標(biāo)準(zhǔn)單位），卵巢中的卵母細(xì)胞即被殺死，同時(shí)雌激素也停止分泌。如果是多次小劑量的暴露，機(jī)體對(duì)輻射的耐力就增強(qiáng)，卵母細(xì)胞也會(huì)從累積輻射損傷中得到一定程度的恢復(fù)。

對(duì)于男性航天員，雖然航天飛行對(duì)垂體——性腺軸的影響尚未完全搞清楚，但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)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(xiàn)睪酮水平下降。因?yàn)椴G酮是在黃體激素的刺激下由睪丸的間質(zhì)細(xì)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(xì)胞的功能異常，從而減少精子的產(chǎn)生。

反流性行經(jīng)被認(rèn)為是子宮內(nèi)膜異位癥和不孕癥的病因。在地球重力情況下，反流性行經(jīng)一般僅限于骨盆；但是在微重力情況下，反流性行經(jīng)不僅增多而且將擴(kuò)散到整個(gè)腹腔。在地球上，緊張和過度運(yùn)動(dòng)可以導(dǎo)致不排卵，還導(dǎo)致持續(xù)的雌激素增多，后者又可導(dǎo)致子宮內(nèi)膜增生和陰道過度出血。而在微重力情況下，緊張和過度運(yùn)動(dòng)可能導(dǎo)致性腺機(jī)能減退，雌激素水平降低和閉經(jīng)。因此在長(zhǎng)期航天飛行中，安排航天員進(jìn)行比較劇烈的體育運(yùn)動(dòng)可以保持心血管和肌肉骨骼系統(tǒng)的健康，但也增加了性腺機(jī)能減退、雌激素水平降低和閉經(jīng)的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)然采用激素療法、口服避孕藥或其他措施可以預(yù)防和治療。

宇宙輻射除了造成人體生殖系統(tǒng)的損傷外，還有致癌的風(fēng)險(xiǎn)，還能導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)的損傷，組織變性，引發(fā)心臟病、白內(nèi)障、呼吸系統(tǒng)病變和消化系統(tǒng)疾病等，如果是受到大劑量照射，還可能導(dǎo)致急性放射病，甚至死亡。

難題二：如何面對(duì)肌肉骨骼系統(tǒng)的損傷

太空微重力對(duì)人體最明顯的生理影響是骨礦物質(zhì)密度，肌肉質(zhì)量和肌肉功能的變化。骨礦物質(zhì)喪失的嚴(yán)重后果是骨折、腎結(jié)石和傷口不易愈合。在長(zhǎng)期航天中航天員一旦發(fā)生骨折，特別是航天員在火星上，對(duì)骨折是采取用內(nèi)固定、外固定或是電刺激？目前還沒有定論。由于現(xiàn)在科學(xué)家對(duì)微重力引起骨礦物質(zhì)密度喪失的機(jī)理尚不清楚，因此沒法找到有效的對(duì)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(nèi)骨鈣的恢復(fù)則緩慢得多。俄羅斯和平號(hào)空間站上的航天員，每月骨礦物質(zhì)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(zhì)密度的喪失不明顯。骨礦物質(zhì)密度的喪失一般都伴有高鈣尿癥，這是導(dǎo)致腎結(jié)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(fù)，跟其產(chǎn)生相比是比較緩慢的。有人建議，在長(zhǎng)期航天中選拔一些骨骼質(zhì)量較重的航天員，這種方法雖然不能防止骨礦物質(zhì)的喪失，但由于他們的骨礦物質(zhì)密度較高，可以降低在航天飛行中發(fā)生骨折的風(fēng)險(xiǎn)。

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(diào)，即在微重力環(huán)境下肌肉功能由于負(fù)荷減輕后產(chǎn)生的適應(yīng)性反應(yīng)，而不是病理性改變。但如果突然返回地面重力環(huán)境，對(duì)已經(jīng)變?nèi)醯募∪馐┘又刎?fù)，就可能出現(xiàn)航天飛行后病癥，如肌疲勞，肌無(wú)力，動(dòng)作不協(xié)調(diào)和延遲性肌酸痛等。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)航天飛行期間大鼠的微循環(huán)發(fā)生明顯變化，主要是體液向頭部轉(zhuǎn)移、返回地球重力后又發(fā)生水腫和缺血性組織壞死。在微重力條件下機(jī)體對(duì)低負(fù)荷適應(yīng)后如果重新施加負(fù)荷可能會(huì)導(dǎo)致肌肉的結(jié)構(gòu)性損傷。

阿波羅14號(hào)航天員米切爾

阿波羅15號(hào)的兩名航天員

難題三：如何不讓航天員產(chǎn)生精神障礙

航天醫(yī)學(xué)家認(rèn)為，航天員的心理和行為始終是航天醫(yī)學(xué)研究的重要課題。航天員在航天中和航天后發(fā)生心理和行為障礙的情況其實(shí)累見不鮮。

美國(guó)阿波羅11號(hào)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(yè)于西點(diǎn)軍校，1962年獲得麻省理工學(xué)院博士學(xué)位，參加過侵朝戰(zhàn)爭(zhēng)，研究過載人航天交會(huì)技術(shù)，1969年跟阿姆斯特朗一起登月，并獲得美國(guó)總統(tǒng)頒發(fā)的自由勛章。1993年，63歲高齡，還設(shè)計(jì)出一種永久性空間站并取得專利。可就是這樣一個(gè)人，從登月以來(lái)一直跟自己的心理障礙、抑郁癥和酗酒行為作斗爭(zhēng)。他曾經(jīng)三次離婚，并多次住院治療。

阿波羅15號(hào)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(dòng)時(shí)間總共長(zhǎng)達(dá)18小時(shí)。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(hào)航天員米切爾，登上月球后曾在月面上行走9小時(shí)17分鐘，打破月面行走的最長(zhǎng)紀(jì)錄，而且還撿回來(lái)45千克月球巖石。登月回來(lái)以后突然執(zhí)迷于特異功能，而且最近還在華盛頓召開記者會(huì)，公開宣稱他信任外星人真的存在，并呼吁美國(guó)政府不要掩飾事實(shí)，公布有關(guān)外星人的機(jī)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(yī)學(xué)面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。在航天飛行后的總結(jié)報(bào)告中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)飛行過程中航天員之間關(guān)系緊張。據(jù)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(jié)束飛行任務(wù)，其中最明顯的例子就是1976年的聯(lián)盟21號(hào)飛行。當(dāng)航天員乘坐聯(lián)盟21號(hào)飛船登上禮炮5號(hào)空間站后，原計(jì)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(lái)不承認(rèn)航天員的心理障礙，他們總是尋找各種各樣理由掩蓋事實(shí)真相。

現(xiàn)年43歲的莉薩·諾瓦克，是一名美國(guó)女航天員，原美國(guó)海軍上校，已婚，三個(gè)孩子的母親。2006年7月曾參與前往國(guó)際空間站的發(fā)現(xiàn)號(hào)航天飛機(jī)飛行任務(wù)。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(gè)孩子，但諾瓦克仍和另一名航天員厄夫萊恩有曖昧關(guān)系。在得知厄夫萊恩還和一名美國(guó)空軍女軍官希普曼保持親密關(guān)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(dá)奧蘭多國(guó)際機(jī)場(chǎng)之后，尾隨希普曼來(lái)到機(jī)場(chǎng)停車場(chǎng)。希普曼告訴警方，她注意到有人跟蹤她，于是快速進(jìn)入車?yán)锊⑶益i上了門。諾瓦克開始拍打車窗，請(qǐng)求打開車門搭載。希普曼拒絕了她的請(qǐng)求。但是在諾瓦克開始哭泣的時(shí)候，她把車窗搖下來(lái)一點(diǎn)，諾瓦克趁機(jī)向車內(nèi)噴灑某種化學(xué)制劑。

在對(duì)停車場(chǎng)進(jìn)行檢查時(shí)，一名警官發(fā)現(xiàn)了諾瓦克丟棄的提包，里面裝有假發(fā)、氣槍。在諾瓦克被捕時(shí)攜帶的提包中，警方還發(fā)現(xiàn)了一根金屬短棍、一把折疊刀、繩子等。警方在機(jī)場(chǎng)附近的一家汽車旅館里發(fā)現(xiàn)了諾瓦克的汽車，并在車中發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(guó)航宇局約翰遜航天中心主任邁克爾·科茨發(fā)表了一份聲明。他表示諾瓦克將暫時(shí)離職，她的名字也已經(jīng)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(qiáng)迫癥，失眠，在事發(fā)當(dāng)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(gè)非常有愛心的母親，一心一意地照顧3個(gè)孩子。諾瓦克和她的丈夫是大學(xué)同學(xué)，兩人在19年前結(jié)婚。

美國(guó)女航天員諾瓦克標(biāo)準(zhǔn)像

被捕后和精神頹喪的諾瓦克