航天员的“专属体验”的失重,你体验过吗?
过山车是年轻人最喜欢的娱乐设施。坐过山车能感受到失重的兴奋感。由于地球的引力,我们只能在很短的时间内在地面上体验失重,宇航员会因为专业的特殊性而一直保持失重状态。太空环境与地面环境有很大不同。在失重的情况下,人体会发生什么?宇航员是如何适应的?
失重是太空飞行中独特的物理现象之一。当地球轨道上的航天器以7.91公里/秒的速度飞行时,航天器的引力就成为绕地球运行的航天器的同心力。假设航天器上的所有物体都是通过重力绕地球运行,并且彼此之间没有任何相互作用,它们就处于失重状态。然而,事实上,我们不能忽视航天器上的空气动力学和扭矩、推力小的姿态控制发动机的点火、宇航员在航天器中的运动等因素,这些因素会使航天器及其上的物体产生小加速度,由此产生的力称为微重力。
由于人类一直生活在地球表面的重力环境中,人体的生理组织结构和生理功能已经适应了重力环境,所以当宇航员从地面重力环境进入空间轨道微重力环境时,身体会出现一系列生理反应,如神经和肌肉的协调和控制功能紊乱,人体的姿态平衡能力、运动协调能力和空间定向能力下降,由于他们无法感觉到头部运动和四肢的重量,这种异常的感觉会给宇航员造成定向错觉。
进入微重力环境的初期,部分航天员会出现前庭功能障碍,导致头晕、恶心、呕吐、嗜睡等空间运动病症状。由于体液向身体和头部转移,会产生颈静脉肿胀现象。体液的转移会降低航天员的血浆体积,浓缩血液,导致贫血。中长期太空飞行将导致航天员出现各种生理和病理现象。
为了使航天员更好地适应空间环境,顺利完成任务,目前航天员主要通过地面训练,逐步适应微重力环境,以减少微重力环境对人体的影响。在地面上,航天员需要进行空间环境训练和体质训练,其中空间环境训练可以提高航天员对空间飞行环境的耐力和适应性,以及返回地面后的重新适应能力,主要包括超重耐力训练、残馀耐力训练、失重适应性训练等。
超重耐力适应性训练
超重耐力适应性训练贯穿航天员训练的全过程,超重训练的主要装备是载人离心机,训练能使航天员掌握正确的呼吸对抗作用,增强和维持航天员抗超重的能力和稳定性。
前庭功能训练
实践证明,前庭功能训练能提高航天员前庭功能的稳定性。主动训练(弹跳网、滚子、梯子等)与被动训练(秋千、转椅等)相结合,是预防空间运动病的重要措施之一,以提高前庭器官对运动刺激的耐受性,避免或减轻空间运动病的症状。
宇航员在转椅上训练前厅的功能。
失重适应性训练
失重适应性训练是指在地面上创造或模拟失重环境,或模拟失重下人的某些生理反应。例如,失重飞机飞行训练,即利用高性能失重飞机进行连续开普勒抛物线飞行,可以反复产生失重环境,可用于航天员训练。除失重飞行外,还可以进行血液再分配的适应性训练,姿态变化训练可以模拟失重过程中血液向头部传递所引起的生理反应,使航天员能够体验和适应失重条件下血液的再分配及其所引起的各种影响。这项训练可以使宇航员了解和熟悉失重环境,掌握失重环境中的锻炼和各种操作技能。
经过严格的地面训练,航天员进入太空后,"打开"了许多美妙的体验,品尝美味的食物,漂浮在空中,锻炼身体,种菜养蚕,太空教学等,已成为宇航员的"专属体验"。