航天员在太空会遇到什么危险（航天员执行太空任务超过6个月会导致20年的骨质流失）

神舟十三号航天员乘组在轨驻留 6 个月后，于今年 4 月返回。“感觉良好。”这是神舟十三号乘组翟志刚、王亚平、叶光富在返回地面出舱后的简短报告。医监医保人员也在现场确认，三名航天员身体状态正常。

神舟十三号航天员王亚平返回地球

但坏消息是：一项最新研究发现，执行太空任务超过 6 个月的航天员会遭受长达数十年的骨质流失，其中大部分可能是不可逆转的。这一发现还对未来的载人火星任务构成了严重挑战。

“对于持续 6 个月或更长时间的太空任务，航天员暴露在太空微重力环境中会导致骨质流失，相当于 20 年的衰老。”研究人员发表在《科学报告》上的论文中称，“在回到地球一年后，只有一半的骨骼能够恢复。”

骨骼就像肌肉一样，一直在生长，在地球引力造成的持续机械张力下，它们进化到重塑自己。而且，就像肌肉一样，如果不使用负重的骨骼——比如在太空中长时间的低重力环境中——它们就会被不可逆转地削弱。

该研究的主要作者、加拿大卡尔加里大学运动机能学教授 Leigh Gabel 说：“我们发现，大多数航天员的负重骨骼在返回地球一年后只会部分恢复。太空飞行造成的永久性骨质流失与地球上十年的骨质流失差不多。”

研究人员对 17 名曾在国际空间站工作的航天员的骨骼进行了评估，其中包括 14 名男性和 3 名女性，平均年龄 47 岁。他们在国际空间站驻留的时间从 4 个月到 7 个月不等。为了追踪航天员骨骼的恶化和恢复情况，研究人员扫描了他们身体的特定部位——比如手腕、脚踝和小腿——在他们前往国际空间站之前和他们返回后。在航天员回到地面 6 个月和 12 个月后，他们还进行了两次后续扫描。

HR-pQCT

这些扫描使用了一种被称为高分辨率外围定量计算机断层扫描（HR-pQCT）的技术，这种技术可以在比人类头发直径更细的尺度上构建人类骨骼结构的三维图像。通过这些扫描，研究人员计算出了航天员的骨矿物质含量和骨密度——这是骨头易发生骨折的关键指标。

结果显示，在 17 名航天员中，有 16 人在恢复一年之后没有恢复到太空前的胫骨强度。此外，在恢复一年之后，曾在太空中待了 6 个月以上的 8 名航天员的胫骨经历了相当于地球上 10 年的老化，所承受的力比他们执行太空任务之前明显降低。相比之下，航天员的小臂骨骼（桡骨）几乎没有退化，这或许是因为这些骨骼不承重。

骨骼大致可以分为两层：皮质和骨小梁。骨骼的皮质部分约占人类骨量的 80%，是骨骼的外轴，决定了骨骼的形状。其余 20% 的骨量由骨小梁组成，这是一种由微观梁和支柱组成的网格状结构，从内部加强皮质骨。当人们失去骨密度时，蜂窝状骨小梁就会消失，使骨骼的强度降低。

骨密度流失时蜂窝状骨小梁示意图

​此前，科学家曾预测，在往返火星的三年时间里，33%的航天员将面临骨质疏松症的风险。骨质疏松症是一种渐进式疾病，会导致蜂窝状骨骼的孔和空间变大，更容易造成骨折。

在低重力环境下，不仅仅是骨骼会退化。先前的研究也表明，肌肉、眼睛、大脑、心脏、脊椎，甚至细胞都可能因长时间待在太空中而受损——所有这些都对长时间的太空飞行构成了独特的挑战。

这项新研究带来的希望是，研发比目前国际空间站上配备的阻力运动装置(ARED)更先进的设备。ARED为航天员提供了在飞行中的硬举训练，这可以减缓骨质流失的速度。除了新设备，还要有特定的训练方案和更具针对性的营养方案，这些都对保持航天员长时间在太空中的健康至关重要。

国际空间站上配备的阻力运动装置

​科学家建议，阻力训练尤其是硬举和下半身训练仍将是缓解骨质流失的主要方法，将跳跃运动加入在轨疗法则能进一步防止骨质流失。但狭窄的空间是太空探索任务的一个限制因素，因此运动设备的体积还需要继续优化。

​在太空中待的时间越长，骨质流失的就越多。但是，科学家还不知道的是，人体是否会在某个时候达到骨质流失的平台期，因为骨头似乎不可能完全“融化”。Leigh Gabel 教授表示，现在正计划进行一项后续研究，以揭示更长时间在太空驻留对人体骨骼所造成的影响，这也是美国航空航天局“太空对人体十几个重要部位的长期影响”研究项目的一部分。