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2023年4月24日,第八個(gè)“中國(guó)航天日”,今年的主題是“格物致知,叩問(wèn)蒼穹”。
面對(duì)神秘而又浩瀚的宇宙,航天員是走在最前線的人,他們是在星際間航行的人,也是受到大眾關(guān)注的對(duì)象,因此關(guān)于他們的許多疑問(wèn)就會(huì)產(chǎn)生,比如,空間站的航天員都是飄著睡覺(jué)的嗎?太空生活會(huì)改變?nèi)梭w基因?航天員在太空中會(huì)變胖?事實(shí)真是如此嗎?
今天,科學(xué)辟謠聯(lián)合中國(guó)航天文創(chuàng)一起揭秘真相。
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01
流言:在地球上,我們每天晚上上床睡覺(jué),早晨從床上醒來(lái),即便偶爾發(fā)生意外,也只是會(huì)掉在地上。但是到了太空中,由于航天器圍繞地球高速飛行,形成了失重的環(huán)境,導(dǎo)致空間站航天員都是飄著睡覺(jué)的。
分析:這并不是事實(shí),在狹小的艙內(nèi)漂浮很容易碰撞到各類(lèi)儀器設(shè)備,發(fā)生危險(xiǎn),所以航天員睡覺(jué)時(shí)都要專(zhuān)門(mén)把自己固定好。
在早期的神舟飛船任務(wù)階段,航天員是把睡袋在艙內(nèi)固定好,然后鉆進(jìn)睡袋里睡覺(jué)的。
而現(xiàn)在中國(guó)載人航天已經(jīng)正式進(jìn)入了空間站時(shí)代,現(xiàn)在的航天員們是無(wú)比幸福的,因?yàn)樗麄冇兄鴮挸ㄊ孢m的獨(dú)立睡眠區(qū),中國(guó)空間站天和核心艙和問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙各有三個(gè)獨(dú)立睡眠區(qū)。
天和核心艙的睡眠區(qū)為橫向設(shè)置,航天員是“躺著”睡,問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙的睡眠區(qū)為縱向設(shè)置,航天員是“站著”睡,但是在失重環(huán)境下,睡覺(jué)時(shí)感覺(jué)是沒(méi)有區(qū)別的。
在睡眠區(qū)內(nèi),航天員可以根據(jù)自己的喜好,靈活的選擇睡眠區(qū)內(nèi)睡袋的固定方式,有些航天員喜歡更安穩(wěn)的全固定方式,有些航天員喜歡更自由的漂浮感,就采取半固定的方式,讓睡袋有一定的活動(dòng)空間。
設(shè)計(jì)師們還貼心地為每個(gè)睡眠區(qū)設(shè)置了一個(gè)舷窗,如果喜歡,隨時(shí)可以觀賞美麗的太空景觀。
02
流言:地球所在的宇宙空間中存在著多種輻射,而航天員在執(zhí)行任務(wù)時(shí)會(huì)長(zhǎng)時(shí)間在太空生活,他們脫離了大氣層,這些宇宙輻射會(huì)嚴(yán)重改變他們的基因。
分析:這種說(shuō)法很片面,也并沒(méi)有強(qiáng)有力的科學(xué)依據(jù)。宇宙中確實(shí)存在多種輻射,而輻射也是誘發(fā)基因突變的重要原因之一,但目前各國(guó)載人航天所能到達(dá)的都還屬于“近地空間”,還被地球磁場(chǎng)保護(hù)著,而且航天器艙體和艙外航天服會(huì)為他們阻擋絕大部分的宇宙射線,科研人員也會(huì)對(duì)航天員進(jìn)行輻射劑量檢查,以確保他們的身體健康。
基因,又叫遺傳因子,它支持著生命的基本構(gòu)造和性能,生物體的生、長(zhǎng)、老、病、死等一切生命現(xiàn)象都與基因有關(guān)。基因一般是非常穩(wěn)定的,在每一次復(fù)制中都可以精確進(jìn)行自我復(fù)制,然而基因的穩(wěn)定性也是相對(duì)的,有時(shí)基因也會(huì)發(fā)生突變。
基因突變給了物種適應(yīng)環(huán)境改變的寶貴機(jī)會(huì),也是包括人類(lèi)在內(nèi)地球上現(xiàn)存物種得以延續(xù)至今的關(guān)鍵,但基因突變對(duì)于生命個(gè)體而言,則大概率產(chǎn)生的是負(fù)面影響。通過(guò)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究發(fā)現(xiàn),輻射是誘發(fā)基因突變的重要原因之一,而在地球所在的宇宙空間中存在由銀河宇宙輻射、地磁捕獲輻射和太陽(yáng)質(zhì)子事件形成的電離輻射和紫外輻射、射頻輻射等非電離輻射環(huán)境。
科學(xué)界普遍認(rèn)為,如果沒(méi)有大氣層及地球磁場(chǎng)的保護(hù),地球上的生命將無(wú)法在如此強(qiáng)烈的輻射環(huán)境中生存。但作為人類(lèi)探索宇宙的先鋒——航天員必須在脫離了大氣層保護(hù)的宇宙空間中進(jìn)行工作。航天員進(jìn)入太空在艙內(nèi)和艙外分別由航天器艙體和艙外航天服保護(hù)著,這些高科技裝備會(huì)為他們阻擋絕大部分的宇宙射線,但即便如此,他們?cè)谔罩兴艿降妮椛鋭┝恳策h(yuǎn)大于地球上的人們。
航天員在太空環(huán)境中的基因變化問(wèn)題一直是各個(gè)航天大國(guó)所關(guān)注的重要問(wèn)題,在空間站內(nèi)也一直在監(jiān)控著航天員們所受到的輻射劑量。
在世界上比較有代表性的一項(xiàng)針對(duì)人類(lèi)在太空環(huán)境下基因變化情況的研究是NASA對(duì)一對(duì)同卵雙胞胎宇航員的對(duì)比研究。他們是斯科特·凱利和馬克·凱利。
在2015年,斯科特執(zhí)行了一次不同尋常的太空任務(wù),連續(xù)在國(guó)際空間站待了340天,而他的雙胞胎哥哥馬克則在地面工作。這次任務(wù)提供了一次極為難得的研究機(jī)會(huì)。在2019年的《科學(xué)》雜志上,研究人員發(fā)布了研究報(bào)告,研究發(fā)現(xiàn)在進(jìn)入太空后,斯科特的DNA甲基化率要比馬克的小一些,但這種差異最大時(shí)也不超過(guò)5%;同時(shí),斯科特的一些基因,特別是與免疫系統(tǒng)有關(guān)的基因表達(dá)也出現(xiàn)了異常,但在返回地面6個(gè)月后,超過(guò)90%的表達(dá)異常基因恢復(fù)了正常。
根據(jù)這項(xiàng)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),經(jīng)過(guò)連續(xù)長(zhǎng)達(dá)近一年的太空生活,斯科特身上并未出現(xiàn)長(zhǎng)期、重大的表觀遺傳變化,這一結(jié)果令人振奮。雖然這次的研究結(jié)果并不能得出普遍性的結(jié)論,因?yàn)楸敬螌?shí)驗(yàn)對(duì)象僅為兩人對(duì)比,但仍然對(duì)人們了解宇宙環(huán)境對(duì)人體健康,尤其是基因的影響程度具有重要的意義。
目前,我國(guó)天宮空間站和國(guó)際空間站都保持著每個(gè)飛行乘組連續(xù)在軌執(zhí)行半年任務(wù)的慣例,并且會(huì)對(duì)每一名執(zhí)行過(guò)飛行任務(wù)的航天員進(jìn)行輻射劑量檢查以確保他們的身體健康。隨著世界范圍內(nèi)更多的人類(lèi)有機(jī)會(huì)進(jìn)入太空,對(duì)于太空環(huán)境對(duì)人體基因影響的研究也會(huì)不斷深入,也為人類(lèi)未來(lái)奔向更深遠(yuǎn)的星辰大海之旅做好充分準(zhǔn)備和應(yīng)對(duì)措施。
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03
流言:在《天宮TV》節(jié)目中我們可以看到航天員們?cè)谔罩械恼鎸?shí)狀態(tài),同時(shí)還有很多細(xì)心的網(wǎng)友通過(guò)這個(gè)節(jié)目發(fā)現(xiàn)航天員們?cè)谔罩械哪樏黠@比在地面時(shí)大了一圈,于是就有傳言說(shuō)是空間站的伙食太好了,航天員們都吃胖了。
分析:網(wǎng)友們其實(shí)說(shuō)對(duì)了一半,空間站的伙食確實(shí)不錯(cuò),但造成面部看起來(lái)發(fā)胖的原因是因?yàn)樵谑е丨h(huán)境下,頭部分布的體液會(huì)變多,所以面部看起來(lái)好像胖了一圈。
由于在失重環(huán)境下航天員體內(nèi)易出現(xiàn)水分喪失及肌肉萎縮等狀況,體重還會(huì)普遍減輕2至3公斤。
造成面部看起來(lái)發(fā)胖的真正原因其實(shí)是因?yàn)樵谑е氐沫h(huán)境下,包括血液在內(nèi)的各種體液在體內(nèi)分布的模式產(chǎn)生了相應(yīng)的變化,與地面環(huán)境相比,最明顯的就是頭部分布的體液更多了,所以面部看起來(lái)就好像胖了一圈。
除此之外還有鼻腔和口腔黏膜充血,眼窩浮腫,頭部和頸部靜脈擴(kuò)張等表現(xiàn)。體液向頭部分布更多的同時(shí),勢(shì)必在下肢就會(huì)減少分布,所以在航天員臉變胖的同時(shí)還有一個(gè)不容易觀察到的現(xiàn)象就是他們的腿會(huì)變細(xì)一點(diǎn)。
這些現(xiàn)象在剛進(jìn)入太空的前幾天最為明顯,隨著人體對(duì)失重環(huán)境的適應(yīng)會(huì)在一定程度上逐漸緩解,當(dāng)航天員返回地面一段時(shí)間后就會(huì)徹底恢復(fù)。
結(jié)論
空間站航天員睡覺(jué)時(shí)會(huì)把自己專(zhuān)門(mén)固定好;宇宙中的輻射會(huì)誘發(fā)基因突變,但目前人類(lèi)在太空活動(dòng)還都處于地球磁場(chǎng)的保護(hù)范圍以?xún)?nèi),同時(shí)航天器艙體和艙外航天服會(huì)阻擋絕大部分宇宙射線,科研人員也會(huì)對(duì)航天員進(jìn)行輻射劑量檢查,以確保他們的身體健康;受太空失重環(huán)境影響,血液及其他體液相比較地面會(huì)更多的在航天員頭部分布,所以航天員面部看起來(lái)會(huì)變胖。
作者|王君毅 中國(guó)科技新聞學(xué)會(huì)太空文化傳播青少年工作委員會(huì)委員
譚新鵬 航天規(guī)劃設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司航天文創(chuàng)中心副主任
審核|賀 晨 北京機(jī)電工程總體設(shè)計(jì)部 工程師
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