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航天员在太空连感冒都抵御不了,将与天宫二号
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航天员在太空的免疫力问题,近日再度引起关注。

神舟·发布

据英国《每日电讯报》网站报道,来自俄罗斯和加拿大科学家最近研究发现,一批在国际空间站生活半年的航天员,免疫系统发生了令人担忧的变化,甚至连普通的感冒都很难抵御。

神舟十一号载人飞船将于10月17日7时30分发射,飞行乘组由航天员景海鹏和陈冬组成。这是中国载人航天工程办公室副主任武平16日上午在酒泉卫星发射中心举行的神舟十一号载人飞行任务新闻发布会上透露的。

载人航天工程航天员系统副总设计师、航天医学基础与应用国家重点实验室主任李莹辉在接受科技日报专访时表示,载人航天任务中几大因素都会对航天员免疫系统造成影响。

武平介绍,神舟十一号飞船入轨后,2天内完成与天宫二号的自动交会对接,形成组合体,航天员进驻天宫二号,组合体在轨飞行30天。其间,2名航天员将按照飞行手册、操作指南和地面指令进行工作和生活,按计划开展有关科学实验。完成组合体飞行后,神舟十一号撤离天宫二号,并于1天内返回至着陆场,天宫二号转入独立运行模式。

失重状态下免疫系统有点“懵”

动态

李莹辉介绍,淋巴结、骨髓等免疫器官,免疫细胞以及其分泌的免疫因子,构成了人体免疫的几大屏障。同时,免疫系统又分为非特异性免疫系统和特异性免疫系统。前者与生俱来,是人类在漫长进化过程中获得的一种遗传特性;后者则是经过感染或人工预防接种,使机体获得抵抗感染的能力。

神舟十一号载人飞船将于7点30分发射

航天员在太空,处于微重力环境和辐射环境下。同时他们置身于狭小空间,长期与外界隔离,还要承受高强度、大压力任务负荷。李莹辉说,前两者属于自然环境,后者属于社会环境,都会影响航天员的免疫力。

神舟十一号载人飞船将于10月17日7时30分发射。中国载人航天工程办公室副主任武平16日上午在酒泉卫星发射中心表示,天宫二号目前已做好交会对接准备,将在393公里近圆轨道与神舟十一号交会对接。

据报道,莫斯科理工学院教授叶夫根尼·尼古拉耶夫说:“结果显示,在失重状态下,免疫系统表现得就像身体被感染时一样,因为人体不知道该做什么,于是试图开启所有可能的防护系统。”

这是中国载人航天工程办公室副主任武平16日上午在酒泉卫星发射中心举行的神舟十一号载人飞行任务新闻发布会上透露的。

李莹辉说,失重条件下的免疫功能下降,在非特异性和特异性免疫系统中都有体现。包括淋巴细胞,以及干扰素、细胞分泌、抗炎症因子等各种介素。她介绍,在地面模拟失重效应的实验以及天上的动物实验里,动物的淋巴器官都出现了萎缩,这是导致免疫力下降的重要因素之一。

武平表示,经任务总指挥部研究决定,10月17日7时30分发射神舟十一号载人飞船,飞行乘组由航天员景海鹏和陈冬组成,景海鹏担任指令长。

由此导致的反应之一就是EB病毒,即带状疱疹的激活。李莹辉说,每个人都是EB病毒携带者,当身体状态不好时,它就会被激活。研究发现,该病毒在太空中的激活率更高,曾有个别航天员因此而返回。同时她表示,失重状态下,微生物的繁殖能力增强,分泌的毒素效应也加大。此消彼长,导致航天员发生疾病的危险增大。

这次任务的主要目的:一是为天宫二号空间实验室在轨运营提供人员和物资天地往返运输服务,考核验证空间站运行轨道的交会对接和载人飞船返回技术;二是与天宫二号空间实验室对接形成组合体,进行航天员中期驻留,考核组合体对航天员生活、工作和健康的保障能力,以及航天员执行飞行任务的能力;三是开展有人参与的航天医学实验、空间科学实验、在轨维修等技术试验,以及科普活动。

除了失重,航天员还要应对辐射。李莹辉说,如果遭受大剂量辐射暴露,或者是被重离子击中使染色体断裂,可能导致呕吐甚至急性死亡。但人们关心的更多还是辐射慢性积累产生的效应。因为淋巴系统是辐射的敏感器官,如果受到辐射影响,也会降低免疫功能。

科研

良好心态有益免疫功能

航天员太空之旅将开展意念控制脑机交互实验

李莹辉表示,从本质上说,免疫功能在太空跟在地面没有区别,不外乎三个基底:天生素质、后天环境以及个人状态。目前对太空免疫系统的认知,仍基于地面免疫学的研究,只不过太空环境为这项研究提供了独特的平台。随着我国载人航天任务的推进,以及医学、生物学等领域发展,对太空免疫力的认识也越来越丰富。目前在免疫系统划分,免疫系统的生理、心理防护,微生物防控等方面取得了显著进展。

中国将于17日发射神舟十一号载人飞船,航天员将在未来30天的太空之旅中,开展一项非常具有科幻色彩的前瞻性实验:由意念控制的脑机交互实验。

在历次载人飞行任务中,科研人员从任务前、在轨期间到返回后,会对航天员的健康状况进行持续跟踪观察,采取各种医疗保障方案积极应对。李莹辉介绍,例如航天员在天上有多种形式的锻炼和保健;神舟十一号任务中搭载了超声设备,可以运用影像学观察航天员的血管结构等,与心率、心电图等功能性检查相结合。此外,人们也越来越认识到航天员心理状态的重要性。相比早期紧张的飞行任务,如今在任务设计上加强了心理支持,更注重让航天员享受飞行,以保持良好心态。“比如神舟十一号升空时,景海鹏问陈冬‘爽不爽’,这就是帮他建立享受太空的良好心态,有利于免疫功能的维持。”她说。

脑机接口尚处于前瞻性阶段

免疫功能研究设备将带入空间站

中国航天员科研训练中心航天员系统副总设计师黄伟芬介绍,这一实验希望能够首次获取航天员在太空飞行中脑机交互生理特征的变化模型,初步探索意念控制在航天任务中的可行性。

按计划,我国将于2022年前后建成空间站。李莹辉表示,届时可以更好地从生理、心理角度,包括机制方面去研究和保障航天员的健康。

黄伟芬说:“脑机接口现在还处于前瞻性的阶段。在未来空间站航天员长期驻留时,我们希望脑控技术、眼控技术、手势识别技术等新型交互技术能够得到使用。”

例如前述影像学技术,她表示在短期或中短期飞行中运用较少,但在空间站将增加更丰富的影像学,从航天员的心血管、消化系统到骨骼都可以观察,根据发生的变化实时调整保障方案。

她说:“未来航天发展中,人和机器人要协同工作,一起去外太空探索。人不需要再操作键盘、鼠标甚至控制手柄,而是采用脑控技术、眼控技术等,这些都是很新的技术。在太空,航天员处于失重、密闭环境,会对人的情绪、生理都造成影响。因此这样的技术能不能在太空使用,需要实验验证。”

目前航天员的化验是在飞行前后做,而在空间站将能在轨验血验尿,后续,还会把免疫功能研究的核心设备——流式细胞仪带入空间站。

“在太空飞行中,航天员的血液、体液重新分布,大脑的生理状态也会出现一些变化,这会对目前最前沿的脑机技术产生影响。我们要做相关测试和研究。”黄伟芬说。

未来中国空间站里,还将拥有更丰富的健康保障措施。“比如失重防护措施,‘天宫’里用的主要是自行车。”李莹辉说,“在空间站里,我们有服装类、设备类、器械类,可以实现原位、动态、静态的锻炼。用十八般武艺保障航天员的健康。”

探索航天员视觉损伤的规律和机制

此外,为空间站建造和长期运营验证技术、积累数据,航天员系统策划了十多项在轨试验和实验。

基于中法合作技术的失重心血管功能研究,将积累失重心血管功能动静态调节适应性变化的数据。这项研究将实施国际首例在轨人体微血管内皮功能评估研究、探索从内皮功能角度揭示失重心血管功能失调机制;首次获得中国飞行中人体超声医学数据,为后续空间站任务医学影像学技术的应用积累经验。

在轨飞行对航天员视功能影响研究,瞄准航天员视觉损伤这个前沿问题,初步探索航天员视觉损伤的规律和机制,为空间站深入开展在轨视觉能力评估和防护提供测试指标、方法和数据支撑,为青光眼、高颅压症等疾病的发病机理研究提供借鉴。

研究航天员在轨味嗅觉变化规律

黄伟芬介绍,此次任务中,还要开展航天员物质营养代谢影响研究,以及航天员在轨味嗅觉变化规律研究,这一研究可为后续飞行任务食谱设计提供参考。

由于未来空间站上航天员将更长时间驻留太空,此次还将开展航天员在轨情绪调控评价技术研究,积累中长期飞行中航天员情绪状态数据。

专家还要研究在轨噪声对航天员的影响,为未来空间站听力防护方案以及航天器的声学设计提供参考。

而基于典型维修操作的人体运动学特性实验,目的是建立在轨人体姿态和工作空间的分析研究工作方法,最终为空间站维修设备的研制和工具的设计提供支撑。

此外,这次还将开展微重力环境下植物水分和养分供应等空间植物栽培关键技术研究,为下一步在空间站种植可口、营养和安全的新鲜蔬菜奠定技术基础。同时植物也可在航天员的30天在轨时间中起到心理调节作用。

航天员将进行“太空养蚕”实验

还有一些研究是在近几次载人航天飞行任务持续开展的,例如航天员睡眠、生物节律特征研究和航天员在轨眼手协调性测试研究,这次继续开展是为了进一步积累数据、发现规律。

神舟十一号与天宫二号组合体飞行期间,还将开展其他科普项目。比如,随神舟十一号飞船进入太空的,还有香港中学生太空科技设计大赛的3个获奖项目,即“太空养蚕”、“双摆实验”以及“水膜反应”,航天员将在轨完成这些实验,帮助中小学生认识了解微重力环境中事物的状态变化。

解密

两名航天员太空生活如何过

在地球上感觉轻松自然的事,到了太空可能都是问题。

神舟十一号飞船计划10月17日7时30分发射,升空后将在两三天内与中秋之夜成功发射的天宫二号空间实验室在393公里高的近圆轨道交会对接。随后,两名属马的航天员景海鹏和陈冬将进入天宫二号,开启中国航天员迄今最长的太空驻留。

航天员是怎么选拔出来的?上天干什么?穿什么?吃什么?……近日,记者走进航天员“娘家”——中国航天员科研训练中心,一探究竟。

航天员新服装首次亮相

航天员中心航天服工程研究室副研究员杨立众表示,这次为航天员配备的服装不仅体现了航天员职业特点和中国特色,还综合考虑了服装的使用场合、功能、美观、舒适和工效性。

航天员服装系列化的设计分为在轨系列、地面系列和服装配饰,共有10套之多,可谓是一场“时装秀”。小伙伴一定迫不及待地想看看这场时装秀了吧。

首先出场的是在轨系列设计,分为舱内工作服、舱内鞋、运动服、休闲服、企鹅服、内衣、睡袋。

舱内工作服与舱内用鞋的搭配,主要是为航天员在舱内正常温度时进行空间科学实验和操作生活所设计的。休闲服的设计是为了航天员在轨驻留期间日常穿着。

重点登场了!企鹅服的设计充满了科技感,里面有很多弹性带,穿上后可通过弹性的作用,使肌肉得到紧张,避免失重引起的肌肉松弛骨质丢失。

接下来出场的是地面系列设计,分为常服、地面训练服、作训大衣和常服大衣。

常服是为航天员参加正式场合所设计的,地面训练服用于地面训练操作。

冬季外出时,航天员可在地面训练服外搭配作训大衣,用于御寒保暖。服装保暖、轻质、美观、便于护理清洗。

此外,设计师还为航天员设计了一些具有太空特色的服装配饰,包括太空旋律系列、圆梦太空系列领带丝巾、蓝色系围巾、眼罩、耳罩等。

为航天员提供100多种美味佳肴

说了那么多时尚的服装,是不是忘了介绍大家最关心的美食系列了。

航天员中心航天营养与食品研究室副主任曹平说,这次33天的飞行任务中,航天员的食品在种类上比之前的神舟九号、神舟十号更加丰富,有100多种。

在神舟十一号自主飞行段,航天员可能食欲不佳,所以会配备粥等清淡的食物。

等正式入驻天宫二号后,航天员就可以享受到如同在家里生活一样的一日三餐的待遇了。他们的吃饭时间与地面同步,包括主食、副食、即食、饮品、调味品和功能食品等六大类产品,酱牛肉、鱼香肉丝等传统菜肴都有,五天之内菜谱不会重样。

不仅有美味的菜肴,航天员还可以享用甜点。

此外,考虑到中期飞行航天员的身体状态变化,结合中国医学食疗食养的理念也配置了相应的食品,使航天员有更好的体魄完成工作。

曹平说,航天食品的保存期限一般在一年以上,但不含防腐剂,是安全可靠的,可以在美味可口的同时为航天员提供充足的能量和营养。

为了让航天员吃到热腾腾的饭菜,天宫二号里面还配备了专用的食品加热器。航天员的饮用水也是经过特殊方式消毒,能够长期保质。“在未来空间站,将实现尿液净化的饮用水。”曹平说。

航天员骑自行车锻炼

执行神舟十一号任务的2名航天员计划在轨飞行33天,在神舟十号任务的基础上,采取四项措施保障航天员健康生活、高效工作。

一是医监医保方面。飞行期间将综合利用医疗问询、基本生理指标检查、尿常规检测,以及心肺功能检查等手段,定期对航天员实施健康状态评估;更加注重加强舱内微生物控制,并配置了预防治疗药品和有关医疗器械,来确保飞行期间航天员的健康。此外,这次任务首次建立起天地远程医疗支持系统,通过天地协同会诊,来解决航天员的在轨“看病”问题。

二是失重生理效应防护方面。配备了防护装备和锻炼设备,尽可能降低失重给航天员带来的不利影响。比如:使用套带,解决飞行初期出现的头晕、鼻塞等不适反应;通过使用拉力器和自行车锻炼、穿着企鹅服工作,对心肺功能下降、肌肉萎缩和骨丢失等进行综合防护。

三是营养健康保障方面。武平说,这次任务进一步丰富了航天食品,种类有百余种,食谱周期达到5天,膳食结构更加科学;同时还考虑了个性化需求,增强了食品感官接受性,任务期经过了航天员的试吃,他们还是比较满意的。“应该说,这些食品可以满足航天员在轨飞行期间的能量摄入和营养需求。”

四是心理支持方面。针对本次任务在轨飞行时间长的特点,将加大飞行期间对航天员的心理支持力度。在专业心理医生支持、亲情交流、航天员团队支持等基础上,进一步完善了技术支持手段。比如,研制了基于虚拟现实技术的心理舒缓系统,升级了天地信息交流系统,航天员可以随时和地面沟通信息、传递邮件,与亲朋好友进行音视频交流,以此来缓解航天员的压力,保证航天员的心理健康。

解读

中国航天员迄今最长的太空驻留

中国将于17日发射神舟十一号载人飞船,它将与9月15日发射的天宫二号空间实验室在近400公里高的轨道交会对接,两名航天员将进入“天宫二号”,开启中国航天员迄今最长的太空驻留。

在发射前,中国航天员科研训练中心航天员系统副总设计师黄伟芬向记者介绍,此次任务中,航天员将有30天在“天宫二号”内,另有3天是乘坐神舟十一号飞船天地往返的时间。

这次飞行乘组人数是2人。这是继“神舟六号”2人5天在轨飞行后,再次由2人乘组执行飞行任务。

第三次上太空的景海鹏担任指令长,负责载人飞船驾驶、交会对接、飞行计划管理、飞行安全保障。第一次上太空的陈冬负责飞船与空间实验室组合体的维护、消耗品管理、维护维修、在轨试/实验等。他们在岗位职责和能力上互为备份。

30天驻留飞行对保障带来更大挑战

黄伟芬说,在轨飞行时间明显延长,更少乘组人数、更长飞行时间、更多在轨操作,这些对航天员乘组身心素质、工作能力、任务规划、作息设计、管理优化等方面提出更高要求。

她说,首次30天驻留飞行任务对航天员的健康保障、生活保障均带来更大挑战。从身体上讲,航天员心血管系统受到更大影响,肌肉萎缩,骨丢失,免疫功能下降程度更为明显,出现疾病的概率增大。从心理上讲,驻留时间延长对乘组两位航天员的应急处置能力、心理相容性要求更高。

从生活上讲,作息制度安排的合理性对航天员工作效率的影响增加,食谱食品感官接受性要求更高,卫生清洁尤其是运动后清洁问题突显,导致航天员驻留保障难度进一步加大,需要在失重防护、食谱食品、卫生清洁、作息制度和飞行程序安排等方面加强设计,提高航天员的在轨生活品质。

黄伟芬介绍,航天员的作息制度设计上向空间站任务长期飞行进行过渡,所以采用日计划和周计划相结合的方式,天地同步作息模式。航天员在30天飞行中,任务相当重。每工作6天有一天休整,这一天航天员也要做很多事情,但是航天员自主空间大一些,可以自己来安排。

空间站任务前唯一一次载人飞行任务

她说,在执行空间站任务之前,“神舟十一号”是唯一一次载人飞行任务,因此被认为是非常宝贵的机会,要着眼于空间站技术验证需要,开展空间站航天员在轨生活、健康、工作保障设计验证,以及面向长期飞行的航天医学工程研究,包括航天心理学实验研究,为空间站任务研制积累飞行试验数据。

据介绍,“神舟十一号”与“天宫二号”对接方式是自动交会对接。此次交会对接是处在阴影区,不像在阳照区看目标那么清晰。如果自动交会对接出现问题,就转入手控交会对接,航天员时刻要准备好。因此对航天员从训练的要求上没有降低反而更高。

两名航天员是如何选拔出来的

黄伟芬介绍,未来空间站的任务希望有经验的航天员参加。空间实验室任务也非常重要,是承上启下的飞行。所以综合考虑,从两批航天员中各选一人,首批航天员经过多年的培养,有丰富的知识储备,技术过硬、经验丰富,而第二批航天员年富力强。

景海鹏和陈冬两位航天员在一起进行训练的时间非常多,关系非常融洽。“经过训练和磨合,我们2人已非常默契,一个眼神、一个表情、一个动作,彼此间都能心领神会。”景海鹏说。

航天员做过长达33天的封闭训练,除了失重不能模拟,其他都是按照空间实验室任务的程序来模拟的。

航天员经过八大类近百个科目的训练,包括体质训练、心理训练、航天环境适应性和失重效应防护锻炼、救生生存训练、交会对接训练、在轨实/试验的训练等。由于航天员在太空驻留时间延长,还加强了在轨医学急救知识的培训。

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