神舟12号航天员返回后的身体状况：神舟12航天员长期失重

神舟12号航天员返回后的身体状况：神舟12航天员长期失重这种现象对于人类探索太空其实是不利的，尤其是需要长期驻留的场合。假如未来要开展星际移民，进行长达几年或几十年的太空航行，这种影响将会非常巨大。那怎样才能消除失重的影响呢？有更好的办法吗？我国航天员在健身失重环境下的航天员最明显的就是肌肉会产生一定的萎缩，如同长期卧床不起的病人一样。骨骼也会失去矿物质，变得更软且易骨折。为了防止肌肉萎缩，航天员在空间站内定期要进行体育锻炼，提高肌肉的负荷，但不可能完全消除长期失重的影响。除了肌肉之外，心脏、肺部等器官也同样受影响，使航天员的身体机能发生变化，乍一回到地球就会不适应。还有一点就是失重时没有上下之分，比如睡觉的时候只要固定在一个位置，无论是站着还是躺着都一样，虽然很神奇，但却会使人的神经系统失去方位判断能力。等航天员回到地球后，这种判断力还不能马上恢复。在各种因素的综合作用下，航天员有可能会感到无力、晕眩，“立姿耐力”下降，从而无法自主站立，需要

神舟12号载人飞船在东风着陆场完美着陆，聂海胜、汤洪波、刘伯明三位航天员圆满完成3个月的“出差”任务，顺利回家。大家看直播应该都了解了：三名航天员从出舱到离开着陆场，都需要其它人员搀扶或抬着，并以半躺姿势坐在特制的躺椅上，无法自己站立。为什么身体素质万里挑一的航天员，在天上呆了90多天后，连站都站不起来了呢？

神舟12号航天出舱后坐在躺椅上

原来，这是由于长期处于失重环境造成的。我们人类自远古以来，一直在地球上生活并演化，身体的肌肉、骨骼、血液循环等已经完全适应了1个G（9.8m/s^2）的重力环境。虽然人类一直想挣脱地球引力的束缚，但真到了太空中失重的环境，身体机能反而不太适应。其实空间站里并不是没有引力，而是由于处在环绕地球的轨道上，相当于一直在“自由落体”，重力也就几乎为零了。

在这种条件下，本来在地球上需要较大力量的动作，航天员只需要很小的力量就能做出来，例如跳跃、在舱内“飞行”、搬动重物等，似乎一切都变得轻飘飘的。而原来心脏需要克服重力才能把血液送到脑部，现在也不用了。这种失重的状态短时间内还比较好玩，但时间一长，人体就会发生一些不利的变化。

失重环境下的航天员

最明显的就是肌肉会产生一定的萎缩，如同长期卧床不起的病人一样。骨骼也会失去矿物质，变得更软且易骨折。为了防止肌肉萎缩，航天员在空间站内定期要进行体育锻炼，提高肌肉的负荷，但不可能完全消除长期失重的影响。除了肌肉之外，心脏、肺部等器官也同样受影响，使航天员的身体机能发生变化，乍一回到地球就会不适应。

还有一点就是失重时没有上下之分，比如睡觉的时候只要固定在一个位置，无论是站着还是躺着都一样，虽然很神奇，但却会使人的神经系统失去方位判断能力。等航天员回到地球后，这种判断力还不能马上恢复。在各种因素的综合作用下，航天员有可能会感到无力、晕眩，“立姿耐力”下降，从而无法自主站立，需要一段时间的再适应和恢复过程。

我国航天员在健身

这种现象对于人类探索太空其实是不利的，尤其是需要长期驻留的场合。假如未来要开展星际移民，进行长达几年或几十年的太空航行，这种影响将会非常巨大。那怎样才能消除失重的影响呢？有更好的办法吗？

最理想的方法就是人工制造出重力，最好就是1个G的重力环境，与地球表面相似，这样航天员就会感觉到与地面上无异，每天轻松愉快，身体机能就能得以保持。

不过这个概念并不新鲜，几十年前就有人开始想了。很多科幻小说和电影作品中，宏大的空间站或星际战舰就可以实现人工重力场，里面人的生活和地球上完全一样。那么怎样才能实现人造重力呢？多数科幻作品中都采用了旋转的方法：把航天器做成一个圆盘或环状，并使圆盘以一定的速度旋转，如同游乐场的旋转游乐设施一样。在离心力的作用下，在圆盘边缘处就可以产生类似重力的离心力。

例如著名导演库布里克的作品《2001太空漫游》，其中有一座五号空间站，其转轮旋转可在产生类似于月球的重力环境。而《火星救援》中的赫尔墨斯号和《星际穿越》中永恒号，也都有一个旋转圆环结构，前者可产生0.4G的重力，后者能实现与地球相同的重力场，供航天员生活之用。不过，这些电影中的人造重力方法看似可行，实则大有问题，主要缺陷就是旋转半径太小，导致转速太快。

根据圆周运动的规律，旋转能产生的模拟“重力”大小与转速和半径有关。上面所说的电影中的飞船转轮都太小，例如赫尔墨斯号转轮半径约15米，要想达到0.4个G，需要每分钟转4.96圈，而永恒号半径约32米，达到1个G需要每分钟转5.25圈。如此大的转速，我们人类是万万无法承受的，这是为什么呢？

《星际穿越》中的永恒号

一个在旋转系统中运动的物体，会受到假想的科里奥利力（科氏力）的作用，即如果它以直线运动，但在旋转系统看来它并没有走直线，而是产生了偏移。例如我们在地球上每24小时转一圈，科氏力的方向是北半球向右偏，南半球向左偏，飞机、洲际导弹飞行过程中都要考虑这种作用。由于地球转得太慢，人类并不会感觉到科氏力。

但像这种小直径的飞船以比较大的速度旋转，重力是模拟出来了，伴随而来的科氏力会让人在走路时站不稳，而且头晕眼花，根本没法正常活动。如果想减小科氏力的影响，又要保持“重力”的强度，就只能是增大旋转半径，把飞船或空间站造成几千米直径，也许能实现正常的生活，但是以目前人类的能力，显然还搞不出这么大的航天器。

既然旋转的方法目前还不可取，那还有什么可行的办法能产生人工重力呢？确实还有另外一个更加简单粗暴的方案：直接加速。如果飞船的动力强大，燃料充足，以1个G的加速度一直加速，这样人在飞船里的感觉与在地球上不会有任何差别，前进的方向就是上，反方向就是下，谁也感觉不出是在太空里，十分理想。这会是完美的人工重力解决方案吗？

以1G加速度航行的航天器可完美模拟重力

很抱歉，此种方法现在的人类也办不到！1G加速度不算大，短时间内实现起来比较容易，难就难在一直维持1个G。像火箭燃烧几分钟就会把燃料烧光。如果要把1G加速度维持个一年半载，现有火箭发动机的比冲都太小，必须有革命性的变化，比如想象中的“聚变发动机”或“反物质发动机”，但这些东西本身可不可行都难说，起码以人类目前的能力还是天方夜谭。

话又说回来，如果真能维持1G加速度比较长的时间，那人类实现星际旅行就不是梦了。在这种加速度下去火星，假设前半程以1G加速度加速，后半程再调个头，以同样的加速度减速，只需要1.9天就能到达，比现在的七个月短得多，而且全程都可以拥有舒适的重力环境。当然，这种好事儿只有在遥远的未来才有可能实现了。