宇宙医学

医学的应用分支学科

宇宙医学是研究人在空间生活和往返地球时在失重环境下的身体是否受影响、影响的程度如何、空间病的预防及治疗以及空间卫生等。

研究范围

载人飞船离开地球后向宇宙飞行的征途中, 将会遇到一系列的与地面不同的环境条件。这些环境条件种类繁多, 可以分为自然环境和力学环境两大类。当然, 对人体影响最大的是气体, 温度和辐射三类环境条件。各种环境条件往往同时作用于人体上, 进而会引起种种不同的生理反应。自然环境主要有: 压骚、温度、气体组分、辐射等等。它们是自然存在的, 不以飞行的状况如何而转移 , 力学环境是由于飞行器的运动状态的不同而产生的。最主要的力学环境因素有: 振动、冲击、噪声、加速、减速、超重、失重等等。

综合起来可以分为:

1. 发射阶段环境需要了解从飞行器的制成到密封性试验 ; 从发射到第一级火箭发动机的点火阶段人体对周围环境的适应性。这时除了气体环境的变化而外, 还有振动、冲击、噪音和超重等力学环境。

.2 上升入轨阶段环境从第一级火箭发动机点火到入轨阶段, 需要了解温度、冲击、振动、音响、旋转、压强等特殊的环境条件对人体的影响。

3 轨道飞行阶段环境需要预先了解失重、太阳光辐射、带电粒子辐射、紫外和红外辐射、宇宙尘、低温、真空等特殊的环境对人体的影响。

试验设备

1.人用离心机。因为离心力是作用于宇航员身上的外力之一。有从头到脚, 从脚到头, 与身体长轴成直角的几种离心力。为了在地面上预先了解这些离心力对人体的影响, 必须研制多种形式的人用离心机。一般情况下, 宇宙医学试验用离心机由三个部分所组成: 与旋转臂尖端相联结的低压吊舱、记录系统、远距离操纵台。旋转臂有一个 7~ 8米长的臂, 与动力系统连接可以产生足够的加速度, 并能随意改变速度。通常, 这个悬臂的一端在10分钟内便可以达到二万五千个英尺的模拟高度。因而，还可以用来模拟加速度对人体的影响, 人体的耐加速度的能力，还可以用来对所研制的宇宙服进行考验。低压吊舱内部装有监视测量用的电话、电视、摄影装置、x光射线装置、心和脑电测量仪、氧压计、脉搏计、心脏检查仪、心音记录仪、神经反射电子测量仪、眼振测量仪等等。宇宙医学工作者通过这些专用医学仪器便可以获得必要的数据, 进而了解宇航员的生理变化情况。人用离心机所能产生的加速度通常为重力加速度的 10~100 倍。对载人试验说来,通常用到重力加速度的十倍 , 对动物试验说来, 通常可用到重力加速度的一百倍。

2 . 振动台主要用来研究在滑动、滚动和振动的环境条件下对人体的影响。目前国外较大的振动台的最大加振力为四千多公斤 , 所用的最大频率范围为5~ 3000Hz,水平方向的最大负载为一千公斤; 垂直方向为五百公斤 ,最大的加速度可达重力加速度的一百倍。

3. 冲击试验机主要用来研究各种冲击对人体的影响,还可以用来了解发动机点火或开车时对火箭本体产生的轴向冲击。利用这样的冲击试验机, 在5~ 10毫秒内, 可以瞬时产生 15 ~ 10g的加速度,在载人模拟试验时,同时装上各种必要的医学测量仪器。

4.直线加速度试验机由于火箭发射后, 推力的变化可以产生2~ 20 9的直线加速度。这类加速度试验机主要用来研究人体对这类条件的适应性。它由实验架和滑轨所组成。人体固定在实验架上, 实验架上装有记录各种生理现象的测量仪表、快速摄影机和电视, 电话系统; 滑轨的长度可以随需要在数来数十公里内调节。除了进行直线加速度试验而外, 还可以进行减速度的试验, 进而预先了解再入时跳伞着陆对人体的影响。

5.低温低压舱宇宙医学中, 用于宇航员智力测验的低温低压舱有低温低压设备和炸爆减压装置两种。前者的最大模拟高度约为五万英尺, 最低温度约为一 42 ℃。这类特制的容器一次可以容纳十几人,主要用来研究低温低压的特殊环境对人体的影响 , 后者所能容纳的人更多, 在一秒钟内使模拟高度从八千英尺升至二万二千英尺, 主要用于低温低压环境突然变化时的安全操作训练以及缺氧条件下宇航员的智力测验。

6. 空间识别试验设备这类试验装置主要用来作飞行员和宇航员所可能产生的航空病和空间识别能力减退的实验, 还可以观察其相的生理现象。常用的试验装置为直径约数米的球, 这个球可以沿纵轴、横轴和侧轴三个方向转动。当以人体重心为中心向这三个方向旋转时, 用它可以研究旋转对人体的影响。这种设备的结构较为简单, 将人体固定在旋转台上用各种加速度旋转, 因而可以模拟旋转条件下人体的生理现象和识别能力。

7.载人飞行的综合模拟试验设备这是长期载人飞行时必不可少的模拟试验设备, 可以同时进行多种模拟试验设备。这是供训练宇航员适应宇宙飞行环境而研制的, 各种生物试验舱也归于这类设备之中。

发展历史

2024年9月21日，记者从开幕的“第二届航天医学前沿论坛”上了解到，中国空间站已在航天医学领域取得初步成果，将助力载人登月和后续其他深空探测任务的实施。

航天医学对促进大众健康也具有推动作用。中国取得了国际首例失重对细胞内钙信号影响的可视化研究、国际首例人工血管组织芯片研究等多项重要研究成果，为大众心血管、骨肌系统、神经退行性病变、人类衰老、药物防护与筛选等研究提供了理论支撑和技术平台。

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