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  • 1 # 老生談笑

    危害:失重的不利作用很大,失重除了導致宇航員骨質損失外,還會導致宇航員肌肉鬆弛,免疫力下降和衰老。引發多種空間運動病,近20年載人航天史上,空間運動病頻繁發生。下面一組數字足以說明這一點:原蘇聯上升號宇宙飛船上的航天員發病率約為60%,禮炮號空間站上的發病率為40%,美國阿波羅宇宙飛船上航天員以病率約是37%,天空實驗室上為55.5%,太空梭上為53%,這說明了空間運動病是航天學領域極待解決的問題。失重會使水份在人體內的分佈發生變化。由於失去重力的作用,面部水份分佈會增多,就會出現眼窩腫脹,面部水腫,眼簾變厚,皺紋消失,血漿容量減少,細胞內液丟失等現象失重還會使人體內心血管功能產生變化。具體變化如下:

    1.心功能下降。例如:心肌質量減少,收縮力下降等;

    2.人體心肌的病理性變化;

    3.冠狀動脈和冠脈微血管的組織結構改變,毛細血管血液淤浸,出血,血管內皮細胞腫脹,破裂;

    4.心肌的生化改變,如蛋白質合成減少,脂質堆積,心肌膠原增加,去甲腎上腺素減少,鉀鈉離子減少;

    5.主動脈,腹主動脈有明顯的內膜增生,脂質沉積,毛細血管萎縮,內皮細胞腫脹等;

    6.人體上身器官和組織中血液充盈度上升,下肢靜脈血液充盈度下降,長期在失重狀態下工作會使腦半球供血不對稱(右升左降)而免疫系統呢?我們的身體每時每刻都會受到微生物的侵襲。比如細菌、病毒,一些原生動物等。一般情況下,這些微生物不會對人體造成傷害,甚至有些細菌對人體還是有益的。免疫系統保護著人體。人的免疫系統功能主要歸功於人體各種各樣的免疫細胞,其中,最重要的是B淋巴細胞和T 淋巴細胞。B淋巴細胞能夠分泌抗體、阻止病原菌的入侵併標記致病菌,T淋巴細胞殺滅致病菌。但在太空中,這兩種細胞就不那樣“勤奮”了。比如,T淋巴細胞在太空中不能很好增殖,它們的數量大大少於在地球上的數量,並且,在體內的遷移以及相互之間的聯絡訊號也不正常。從而使抵禦外來致病菌的能力大大降低了。[2] 美國約翰遜航天基地微生物研究中心的丹尼爾皮爾森說,宇航員咳嗽所噴出的小液體中所含有的病原微生物要比地球上正常人多8到10倍。這主要是因為失重等原因,使體內荷爾蒙釋放異常,從而影響了T淋巴細胞的表現。有的是骨失。我們通常認為骨頭是剛性的、不變的,然而事實並非如此。骨骼也是一種組織,它們的新陳代謝活動繁忙,它們的形狀會因承受壓力的變化而變化。骨骼組織中既有破骨細胞,又有成骨細胞。成骨細胞不斷的貯藏磷酸鈣,而破骨細胞不斷地除去。通常情況下,這兩種活動過程互相平衡。一旦你進入太空,重力幾乎為零,骨頭缺少壓力,促使成骨細胞活動的刺激沒有了,但破骨細胞的活動還在繼續,因此,破骨與成骨的平衡被破壞了,骨骼被破壞的多,重建的少,導致骨骼物質流失,使骨骼變得脆弱。據研究表明,太空旅遊者每個月會丟失1%到2%的骨頭重量,到目為止,還沒有找到有效防止的方法。研究還發現:太空中的輻射,失重,生物鐘的調節以及精神上的壓力,都會影響人類在太空中的生殖能力。男性精子染色體會受到影響,發育中的胚胎會被破壞。由於失重和輻射線會使男女內分泌失調,極易造成不孕,而即使能正常生育,孕婦及胎兒的健康也很難完全正常。鈣質的流失會使孕婦的骨質疏鬆,而胎兒的鈣質劇烈變化,會使新生兒痙攣,甚至喪命。如何加強太空中的防輻射裝置,強化人體骨質,調整男女的內分泌系統,是實現太空移民夢必須克服的難題。除了以上幾個重要影響外,失重還對人的味覺發生影響。因此,宇航員普遍抱怨在天上吃飯吃不出味道。那是因為,太空失重環境引起宇航員的味覺失調,如失重使鼻腔充血,導致味覺神經鈍化,唾液分泌發生變化失重環境下哺乳動物不能正常繁衍後代日本理化學研究所和廣島大學共同成立的研究小組在2009年8月25日出版的美國《公共科學圖書館·綜合》(PLoS ONE)雜誌上發表的一項研究成果指出:在國際空間站、太空梭等接近失重的環境中,老鼠受精卵的發育會受到抑制,產仔率也大幅下降。  這一結果表明同為哺乳動物的人類可能也很難在太空繁衍後代。理化學研究所發生和再生科學綜合研究中心(神戶市)的研究小組組長若山照彥表示“透過調查受精卵發育需要多少重力,或許可以知道是否有可能在月面基地培育後代。”  研究人員使用特殊裝置透過讓實驗容器旋轉製造出地面重力千分之一的微重力環境,調查其對老鼠體外受精和產仔造成的影響。  結果發現,雖然能正常受精,但在受精卵分裂過程中,胎盤一側聚集的細胞數少於通常情況,發育速度也有所減慢。將其注入雌鼠子宮之後可以正常產仔,但產仔率下降了將近一半。  過去開展的太空實驗表明,魚類和兩棲類可以在太空正常發育。研究小組分析認為“造成這一狀況可能是因為哺乳動物特有的胎盤的發育和重力有關”。  失重的科學定律  物體的重量來源於地心的引力,牛頓的萬有引力定律,論述了地球的引力場作用於所有的物質。在宇宙星系中,所有的星球都存在一種引力場。《失重》一詞,代表了物質失去了引力場的作用力,比如,人類在太空中脫離了地心的引力,其重量等於零,一切物質都呈現為漂浮狀態。物質的重力相對於地心的引力作用,物質的密度和質量越大,相對於的重力就越大。脫離了地心的引力,一切物質都將在失重的狀態下。在五維空間中,由於物質執行速度的量變,時間,地心引力,微重力,物質高速執行時所產生的離心力,以及物質的重力和失重都將會產生相對的作用量變/解決方法:自從1957年,蘇聯發射第一顆人造衛星以來,航天技術的發展可謂一日千里。運載衛星,航天飛船,載人衛星相繼出現,地球的周圍,已結滿人類智慧的花朵,而我們已開始走出地球,來到外太空進行科學研究了。已有人類登上宇宙空間站進行科學研究。影響美國太空梭從1982年開始就栽種植物種子到太空,觀察它們在失重條件下的發芽生長情況:還載各種小動物到太空研究它們在失重條件下的活動和發育情況。1984年4月6日挑戰號太空梭升空,它載有蔬菜,水果,花卉等120個品種的種子,其中有1200粒西紅柿種子,研究了宇宙輻射對植物種子的效應和失重狀態對植物萌芽的影響。1992年9月12日升空的奮進號太空梭,載有180只大黃蜂,7600只果蠅和30只受精雞蛋等,進行了19項生物學實驗,觀察它們在失重環境的繁殖和習性行為。1993年10月18日哥倫比亞號太空梭上天,還載有48只老鼠,研究了哺乳動物從微重力條件下返回地球重力場後對重力的適應過程。還有11項實驗以航天員本身為實驗物件,研究了太空對人體的影響。人們開始在太空栽培植物,看看植物是否還知道“上”和“下”的概念呢?從理論上講,在太空失重的環境下,再加上24小時都有充沛的Sunny,植物生長有條件比地球上優越得多。科學家期望,空間站能結出紅棗一樣大的麥粒,西瓜一樣大的茄子和辣椒。但,結果卻令人失望。為什麼植物對重力這麼依戀呢?按照溫特的生物理論可以這樣解釋:長期生活在地球的植物形成一種獨特的生理功能,當它受到重力刺激,在植物組織下部的生長素含量會大大增加,於是就使植物的根朝下生長,而莖則朝上生長。一旦失去重力作用,生長素就無法匯聚在適合的部位,使幼莖找不到正確的生長方向,只能雜亂無章地向周圍發展,最終導致死亡。太空環境對生物的不利影響很多。在太空上,只有模仿地球引力和負荷,加強運動才能解決肌肉萎縮,骨質疏鬆,心功能衰退的問題。新式太空服中必須有一套為人體補充維生素和紫外線輻射的裝置,以解決這個問題,此外在太空中空氣不會自由流動,通風機一定要不停地開動。>醫生們治療骨折時,通常是用石膏,夾板和繃帶從外面將骨骼固定,保持骨骼固定性。但是,美國有一種內部固定技術,可使用於太空中,即在太空做手術。這種技術的好處是恢復快,痛苦少,甚至無痛苦,非常適用於太空。瑞士內部固定研究會和美國宇航局正對這方面的技術進行全面的研究並訓練了多名外科醫生。建立空間醫院也是一個很重要的方面。它不僅負責心理治療,更研究如何確保宇航員的生命安全其中包括研究如何採取物理預防措施,如體育運動,電刺激,下身負壓,防護服等,還要研究空間用的藥物,進行臨床治療與預防。空間藥理學的任務是要尋找有效藥物使血液重新分佈正常化,消除小迴圈和大腦血液迴圈的部血現象,預防心臟活動的紊亂,提高站立耐力等。其中特別重要的是研製預防和治療心律不齊藥,強心劑,影響心肌能量儲備藥,調節血管張力藥等。當然,根本性的解決辦法是設法建立一個類似於有重力的特殊環境。對此我們設想可以利用離心力:讓人生活在一個轉動的輪子裡,輪壁對人的支援力,形成向心力。而人對輪子就有壓力。這樣與地球上的重力相似。只要選取合適的輪子半徑和轉速,就可產生類似重力的力了。人生活在這樣的環境中會不會覺得頭暈呢?這是可能的,因為:人具有高度,這樣頭和腳的轉動半徑就會不一樣,因而受到的向心力就會不同,這可能會引起生理上的不適,導致頭暈等感覺。但這個問題是完全可以解決的,我們分析:要減少這種感覺,就要減少頭與腳的向心加速度的差距。還有一個問題:在宇宙中無依無靠,怎樣才能使輪子轉起來呢?根據動量守恆定律,利用兩個輪子分別向相反方向轉動。首先,可把一具電動機裝在兩個輪子的圓心上,一個接定子,一個接轉子,當開動電動機時,兩個輪子就以相反方向的速度旋轉,當達到一定的轉速時,關閉電動機,輪子就可永遠不停歇地轉下去。(不考慮阻力)做到這樣,人類既可以在失重環境下工作,又可在有模擬重力的環境下生活,就能使太空的科學研究和生產活動更持久,取得更好效果。不妨想象一下吧,人們在這個環境中生活和在地球上是完全一樣的,跳起來,一樣會落下去,水也會向低處流,鷹擊長空,魚游水底也能在太空成為現實,甚至人們的重力還是可以調節的,只要調節轉速就可以改變向心加速度(類似於地球上的重力加速度),人們也可以在那個環境中進行體育健身活動,建立一個在太空中的足球場在理論也是可行的,當人們踢足球時,就將重力加速度調小,運動員們就可以跳得更高,跑得更快,比賽就會更精彩,那該是多麼的美妙啊!我們堅決認為,只有建立一個這樣的環境,人類大規模利用太空才能成為可能。

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