從加加林首飛到現(xiàn)代載人飛行和星際考察—俄羅斯航天醫(yī)學(xué)發(fā)展50年

王永生 周生東 （中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心）

從加加林首飛到現(xiàn)代載人飛行和星際考察—俄羅斯航天醫(yī)學(xué)發(fā)展50年

From Gagarin's First Flight to Modern Human Flight and Interplanetary Exploration —50 Years of Russia's Space Medical Development

王永生 周生東 （中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心）

1961年4月12日，蘇聯(lián)航天員加加林完成了人類(lèi)的首次太空飛行，這是世界航天史上的里程碑事件，對(duì)現(xiàn)代文明的發(fā)展產(chǎn)生了巨大影響。在此之前人們就利用各類(lèi)生物體在火箭和衛(wèi)星上進(jìn)行了長(zhǎng)期有針對(duì)性的生物醫(yī)學(xué)研究，根據(jù)數(shù)據(jù)得出的結(jié)論是，人類(lèi)原則上可以進(jìn)行航天飛行。在最初幾批航天員完成飛行后，醫(yī)學(xué)保障系統(tǒng)也得到了完善，航天員在“禮炮”系列與和平號(hào)空間站長(zhǎng)期考察的時(shí)間連創(chuàng)紀(jì)錄?，F(xiàn)代航天生物醫(yī)學(xué)保障有效地保持了“國(guó)際空間站”（ISS）長(zhǎng)期考察航天員的健康和績(jī)效，保障他們開(kāi)展職業(yè)活動(dòng)和航天各領(lǐng)域的科學(xué)研究。在“國(guó)際空間站”上開(kāi)展的航天活動(dòng)為實(shí)現(xiàn)載人星際飛行提供了可能。與此同時(shí)，在地面模擬條件下順利開(kāi)展了航天生物醫(yī)學(xué)方面的科學(xué)和技術(shù)試驗(yàn)。

1 引言

加加林首次航天飛行作為世界航天史和文明史上的一件重要事件，距今已有50多年了，短短的108min的航天飛行凝聚了航空醫(yī)學(xué)、生物學(xué)和生理學(xué)領(lǐng)域多年的研究成果，是火箭航天系統(tǒng)、專(zhuān)用醫(yī)學(xué)，以及遠(yuǎn)程儀器的科研人員密切配合、共同努力的結(jié)晶。

1950－1960年，蘇聯(lián)在高空火箭、軌道衛(wèi)星及衛(wèi)星飛船的飛行中開(kāi)展了生物試驗(yàn)，研究航天飛行極端因素對(duì)各類(lèi)生物體的影響。1951－1958年，進(jìn)行了29次載狗火箭發(fā)射，通過(guò)這些試驗(yàn)表明，動(dòng)物能夠正常經(jīng)受短期失重和超速的影響。1957年11月，俄羅斯發(fā)射了第二顆人造地球衛(wèi)星，其中載有第一只地球動(dòng)物——小狗萊伊卡（Лайка），試驗(yàn)表明，動(dòng)物可以承受過(guò)載和失重條件，這一結(jié)果在以后其他小狗的飛行中得到了證實(shí)。這些研究是航天醫(yī)學(xué)發(fā)展史上的重要階段。1960－1961年，在生物衛(wèi)星4次飛行中，研究人員利用狗、嚙齒類(lèi)動(dòng)物和其他生物體（植物、小球藻類(lèi)培養(yǎng)物、微生物、細(xì)胞和組織培養(yǎng)物）開(kāi)展了生理學(xué)、生物學(xué)及放射生物學(xué)研究。對(duì)飛行后的動(dòng)物的診查結(jié)果表明，它們總體狀態(tài)及行為表現(xiàn)沒(méi)有出現(xiàn)大的變化。進(jìn)行這些研究的目的是對(duì)載人航天飛行進(jìn)行科學(xué)論證。這項(xiàng)研究任務(wù)順利完成，大量的研究試驗(yàn)基本上是由航空醫(yī)學(xué)研究所的科研人員完成的，他們?cè)诜治龅幕A(chǔ)上，論證了地球人參與飛行的可能性和安全性。

在對(duì)相關(guān)研究工作進(jìn)行總結(jié)時(shí)，Н.М.西薩基揚(yáng)（Сисакян）院士及其他科學(xué)家概括為：“在第2到第5艘生物衛(wèi)星上所進(jìn)行的系列生物試驗(yàn)，解決了許多重要的問(wèn)題，取得了有針對(duì)性的主要數(shù)據(jù)，得出了極為重要的結(jié)論：從生物和醫(yī)學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)，人類(lèi)在明顯低于輻射帶的環(huán)形軌道飛行對(duì)于健康和生命是安全的”。

2 首次載人航天飛行的準(zhǔn)備

在進(jìn)行動(dòng)物試驗(yàn)的同時(shí)，開(kāi)展了太空極端因素對(duì)人體影響的全方位研究。這些研究為開(kāi)發(fā)航天飛行生物醫(yī)學(xué)保障的方法、制定生理學(xué)的方法和手段、建立生命保障系統(tǒng)和應(yīng)急方法奠定了基礎(chǔ)。

根據(jù)1959年1月5日政府“關(guān)于加強(qiáng)航天飛行生物醫(yī)學(xué)保障領(lǐng)域的科學(xué)研究工作”的決議，航空醫(yī)學(xué)科學(xué)研究所更名為航空航天醫(yī)學(xué)國(guó)家科學(xué)研究所。在В.И.亞滋多夫斯基（Яздовский）的主持下，研究所確立了新的科學(xué)方向，旨在解決航天飛行醫(yī)學(xué)保障問(wèn)題，開(kāi)展航天飛行因素作用的研究，進(jìn)行飛行乘員的選拔和訓(xùn)練。根據(jù)這個(gè)科學(xué)研究方向，組建了航天生理部，由О.Г.加津科（Газенко）主持。在此期間О.Г.加津科與他們的同事們共同努力，利用動(dòng)物開(kāi)展航天飛行中的生物學(xué)和生理學(xué)研究，分析所取得的結(jié)果，預(yù)研未來(lái)的研究方向，對(duì)航天醫(yī)學(xué)的研究工作做出了極大的貢獻(xiàn)。

1959年確定了航天員訓(xùn)練的主要方法，選拔出了第一批預(yù)備航天員。在航空航天醫(yī)學(xué)研究所專(zhuān)家的參與下，制定了首飛訓(xùn)練計(jì)劃，其中包括綜合性的訓(xùn)練和試驗(yàn)及生物醫(yī)學(xué)強(qiáng)化課程，熟悉火箭技術(shù)、飛行變化，了解“東方”飛船的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和設(shè)備，并掌握飛行的控制方法。

在首飛準(zhǔn)備過(guò)程中開(kāi)展了大量技術(shù)保障方面的工作。在生物衛(wèi)星上對(duì)航天服、生命保障設(shè)備及著陸艙進(jìn)行了試驗(yàn)。研制了航天員最重要的健康指標(biāo)監(jiān)督儀器及飛行安全保障系統(tǒng)工作指標(biāo)監(jiān)督儀器。

開(kāi)發(fā)出了航天員醫(yī)學(xué)選拔的方法。對(duì)候選航天員的基本要求是，身體和心理非常健康、具有承受極端因素作用的能力（極端因素包括：過(guò)載、低氧、隔絕、熱應(yīng)激、短期失重及低氣壓等）、工作能力強(qiáng)、智商高、心理穩(wěn)定。進(jìn)行了預(yù)備航天員體能訓(xùn)練、航天飛船控制訓(xùn)練、以及生命保障系統(tǒng)和醫(yī)學(xué)監(jiān)督系統(tǒng)使用訓(xùn)練。

3 首次載人航天飛行

1961年4月12日 ，加加林實(shí)現(xiàn)了歷史上首次太空之行，開(kāi)辟了載人航天新紀(jì)元。此次太空之旅回答了一個(gè)重要的問(wèn)題：人類(lèi)能否在太空中生活和工作？此次飛行對(duì)前期在火箭、衛(wèi)星和地面模擬試驗(yàn)中所進(jìn)行的預(yù)研工作的準(zhǔn)確性給予了評(píng)價(jià)。

醫(yī)學(xué)和生理學(xué)家首先關(guān)注的是航天員心血管系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)及心理的狀態(tài)，及其對(duì)航天飛行因素作用的反應(yīng)，主要是對(duì)失重和過(guò)載的反應(yīng)。飛船入軌時(shí)及在失重條件下，加加林感覺(jué)良好，下降和著陸也比較順利。為了對(duì)航天員的身體狀態(tài)進(jìn)行醫(yī)學(xué)監(jiān)督，分別在飛行前、中、后記錄了第二胸導(dǎo)程心電圖、呼吸描記圖和心率，利用遙測(cè)將這些數(shù)據(jù)傳向了地面。在向地面降落時(shí)利用艙載自動(dòng)系統(tǒng)記錄生理數(shù)據(jù)，當(dāng)降落傘彈開(kāi)后利用固定在航天員身上的記錄儀記錄數(shù)據(jù)。在飛行前和發(fā)射位時(shí)，加加林的心率為每分鐘60～70次，在發(fā)射前5min心率達(dá)到了每分鐘110～130次，飛后返回到了初始值；動(dòng)脈血壓在飛行中和飛后均未超過(guò)125/75mmHg。飛行后加加林心電圖沒(méi)有出現(xiàn)大的變化；負(fù)荷機(jī)能試驗(yàn)的耐受程度及小腿動(dòng)脈波形圖數(shù)據(jù)，反映出航天員的心血管系統(tǒng)狀態(tài)良好。在飛行后的診查中，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)和高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)出現(xiàn)病理和功能性的變化，沒(méi)有記錄到感覺(jué)器官狀態(tài)出現(xiàn)大的偏移，外周血沒(méi)有變化，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)代謝指標(biāo)變化。在加加林與飛行控制中心的無(wú)線(xiàn)電通話(huà)中，反映出航天員心理狀態(tài)正常且工作能力較高。加加林的飛行報(bào)告詳細(xì)描述了失重和過(guò)載時(shí)的主觀感受，這具有重要的意義。他寫(xiě)到：“失重的感覺(jué)有點(diǎn)不太適應(yīng)……感覺(jué)有點(diǎn)像臥在纖繩上。開(kāi)始有些不習(xí)慣，后來(lái)就習(xí)慣了，適應(yīng)了，沒(méi)有任何不良的感覺(jué)”。在描述下降時(shí)的感覺(jué)時(shí)，加加林寫(xiě)到：“我的感覺(jué)，過(guò)載在10gn以?xún)?nèi)，有一段時(shí)間大約是2～3s，儀器在眼中飄浮。后來(lái)過(guò)載減弱。過(guò)載減弱得比較平穩(wěn)，但速度快，比增加時(shí)的速度快”。

加加林的順利飛行，開(kāi)啟了航天醫(yī)學(xué)的新時(shí)代。作為空間生命科學(xué)的新領(lǐng)域，航天醫(yī)學(xué)面臨新的發(fā)展生機(jī)，從此開(kāi)發(fā)宇宙空間的科學(xué)研究也蓬勃地開(kāi)展起來(lái)。

4 短期載人飛行

在載人航天第一個(gè)10年間，飛行時(shí)間從108min增至18天。在此期間完成了大量的生物醫(yī)學(xué)研究，證明了人類(lèi)在太空飛行條件下短期駐留的可能性。短期航天飛行中航天員的典型反應(yīng)特點(diǎn)是，出現(xiàn)空間運(yùn)動(dòng)病，心臟活動(dòng)的一些指標(biāo)出現(xiàn)變化，運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性出現(xiàn)非持續(xù)性的紊亂。

最突出的變化出現(xiàn)在飛行以后。主要表現(xiàn)在，總體疲勞、心血管系統(tǒng)對(duì)體能負(fù)荷和立位作用嚴(yán)重缺乏訓(xùn)練、由于機(jī)體相對(duì)脫水，運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)和垂直姿勢(shì)調(diào)節(jié)紊亂。這些表現(xiàn)在一些情況下具有臨床意義。

為了增加航天飛行時(shí)間并確保航天員健康無(wú)傷害，必須在總體醫(yī)學(xué)保障系統(tǒng)框架內(nèi)建立有效的預(yù)防措施和方法。

5 長(zhǎng)期航天飛行

由于建立了完善的生物醫(yī)學(xué)保障，其中最重要的是建立了有效的預(yù)防系統(tǒng)，1975年航天員П.И.克利穆克（Климук）和В.И.謝瓦斯季亞諾夫（Севастьянов）在禮炮－4空間站上順利完成了63天的飛行。此后增加航天飛行時(shí)間成為了載人航天發(fā)展的主要趨勢(shì)，航天員們?cè)诙Y炮－7空間站上飛行時(shí)間先后達(dá)到了96天、140天、175天、185天、211天和237天。

在航天飛行中預(yù)防系統(tǒng)的任務(wù)是，預(yù)防和降低失重不良因素的作用。為了解決這個(gè)問(wèn)題，開(kāi)展了各類(lèi)試驗(yàn)，其中包括：利用臨床和抗直立運(yùn)動(dòng)機(jī)能減退、干浸等進(jìn)行失重模擬試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物低動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)機(jī)能減退試驗(yàn)，衛(wèi)星試驗(yàn)和長(zhǎng)期隔絕試驗(yàn)。低運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)的時(shí)間達(dá)到了50天、100天和更長(zhǎng)的時(shí)間。其中最重要的是365天抗低態(tài)直立運(yùn)動(dòng)功能減退試驗(yàn)（1986－1987年），該試驗(yàn)所取得的結(jié)論作為預(yù)防措施的建議，被執(zhí)行一年期飛行任務(wù)的航天員В.Г.季托夫（Титов）和М.Х.馬納羅夫（Манаров）接受和采納。

實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期和超長(zhǎng)期航天飛行是現(xiàn)代航天生物醫(yī)學(xué)研究成果的有力證明。醫(yī)生航天員В.В.波利亞科夫（Поляков）實(shí)現(xiàn)了438天的航天飛行，創(chuàng)造了世界航天飛行的新紀(jì)錄，為其他航天員長(zhǎng)期太空考察開(kāi)辟了道路，使未來(lái)星際考察成為了可能。在“和平”空間站，以及在以后的“國(guó)際空間站”進(jìn)行半年以上飛行已成為了常態(tài)。有數(shù)名航天員（С.К.克里卡廖夫、С.В.阿夫杰耶夫、А.Ю.卡列里、В.В.波利亞科夫、А.Я.索洛維約夫）累計(jì)飛行時(shí)間超過(guò)了600天。

6 載人航天人的生理學(xué)問(wèn)題

在航天醫(yī)學(xué)發(fā)展過(guò)程中，深入的科學(xué)研究為其發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，明確了人體對(duì)綜合飛行因素的適應(yīng)規(guī)律，弄清楚了人體對(duì)航天飛行因素作用最敏感的系統(tǒng)，明確了人體及其系統(tǒng)在航天飛行條件下的主要適應(yīng)機(jī)制，制定了航天飛行中健康管理的方法。

研究表明，近地軌道飛行的主要因素是失重，在其作用下會(huì)導(dǎo)致重力依賴(lài)系統(tǒng)最大的變化，重力依賴(lài)系統(tǒng)在地面條件下主要完成對(duì)抗（反）引力的工作（心血管系統(tǒng)及肌肉系統(tǒng)，支撐器官）或者是在活動(dòng)中判定重力方向（前庭系統(tǒng)）。

在航天生理學(xué)的研究中，主要關(guān)注心血管系統(tǒng)、骨骼肌、骨骼系統(tǒng)、感覺(jué)系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制狀態(tài)的評(píng)價(jià)，以及代謝等變化。下面主要介紹航天醫(yī)學(xué)一些主要問(wèn)題的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展。

心血管系統(tǒng)

在失重的作用下，心血管系統(tǒng)心肌電性（電特性）會(huì)出現(xiàn)不良變化，包括竇性心律不齊和額外收縮（尤其是在艙外活動(dòng)時(shí)及高體力負(fù)荷時(shí)），心臟收縮頻率增加且力量下降，心臟噴出血量和分鐘出血量降低，心搏周期時(shí)相結(jié)構(gòu)重新調(diào)整（等長(zhǎng)收縮和舒張縮短，驅(qū)血期和左心室快速充血期減少，心電圖上T波幅度下降）；系統(tǒng)性血液循環(huán)變化，表現(xiàn)為外周阻率和舒張血壓降低，小腿靜脈收縮性降低且頸靜脈充血增加；內(nèi)器官也出現(xiàn)了靜脈郁血的征兆，血管緊張調(diào)節(jié)紊亂且微循環(huán)下降。這些變化會(huì)導(dǎo)致直立運(yùn)動(dòng)退化。

感覺(jué)系統(tǒng)，前庭器官

研究表明，在失重初期前庭反應(yīng)非常輕松，原因是本體感受對(duì)前庭核的抑制作用減弱。后來(lái)進(jìn)入了抑制期（小腦的作用導(dǎo)致），這證明已從眼運(yùn)動(dòng)、腦運(yùn)動(dòng)和姿態(tài)運(yùn)動(dòng)的感覺(jué)保障系統(tǒng)排出了前庭通道。

根據(jù)航天員飛行結(jié)果，對(duì)現(xiàn)象進(jìn)行了系統(tǒng)化的研究，制定了重力變化時(shí)知覺(jué)和感覺(jué)運(yùn)動(dòng)紊亂分類(lèi)法，確定了感覺(jué)系統(tǒng)適應(yīng)過(guò)程的特性和時(shí)間，開(kāi)發(fā)并使用了前庭功能及與之相互作用的感覺(jué)器官的診察方法。

運(yùn)動(dòng)監(jiān)控

長(zhǎng)期失重及其模擬條件的作用會(huì)導(dǎo)致反射領(lǐng)域深度和長(zhǎng)期的變化，以及協(xié)調(diào)性明顯紊亂。

失重對(duì)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)感覺(jué)保障產(chǎn)生極大的影響，其原因是來(lái)自肌肉感受器和腳皮膚感受器的傳入沖動(dòng)程度降低，前庭眼運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)紊亂結(jié)果出現(xiàn)了感覺(jué)綜合過(guò)程、運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)過(guò)程、定位過(guò)程、隨意運(yùn)動(dòng)監(jiān)控過(guò)程的紊亂，并且出現(xiàn)視分析器運(yùn)動(dòng)控制作用代償增加。視分析器具有評(píng)價(jià)身體在空間中位置（姿態(tài)）的功能，正常情況下該功能由前庭器官完成。

基于飛行中和地面研究所取得的數(shù)據(jù)，對(duì)有關(guān)低重力運(yùn)動(dòng)綜合征的觀點(diǎn)進(jìn)行了論證，并明確主要定向和本體感受系統(tǒng)活動(dòng)紊亂是失重中導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)控制組織及進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生深度變化的主要原因。

骨骼肌

失重會(huì)導(dǎo)致骨骼肌負(fù)荷下降，會(huì)在神經(jīng)肌肉器官所有環(huán)節(jié)內(nèi)引起紊亂，包括細(xì)胞內(nèi)信號(hào)系統(tǒng)。生物衛(wèi)星上對(duì)大鼠的研究表明，最明顯的變化是在保持姿態(tài)和運(yùn)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)在承擔(dān)力量負(fù)荷的抗重力肌肉上。在飛行后及地面模擬失重效應(yīng)條件下對(duì)人骨骼肌研究表明，肌肉的力量指標(biāo)下降，尤其是伸肌。變化產(chǎn)生在緊張度極大下降及強(qiáng)力轉(zhuǎn)入快速運(yùn)動(dòng)活性的情況下。

骨系統(tǒng)

在飛行及模擬試驗(yàn)中，通過(guò)對(duì)骨系統(tǒng)的研究取得了大量的科學(xué)數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)在生物衛(wèi)星飛行的大鼠骨組織研究表明，骨的生長(zhǎng)受到了抑制，骨膜生成緩慢，出現(xiàn)骨質(zhì)疏松，骨的機(jī)械強(qiáng)度降低。

針對(duì)生物衛(wèi)星飛行后的猴子進(jìn)行研究表明，髂骨海綿結(jié)構(gòu)中的骨質(zhì)量減少，小梁骨組織鈣化速度降低。使用雙光子吸收測(cè)量和定量計(jì)算機(jī)體層X(jué)線(xiàn)照相術(shù)，對(duì)航天員骨組織開(kāi)展的研究表明，各種時(shí)間長(zhǎng)度的飛行后，最明顯和變化最快的是承擔(dān)重量負(fù)荷的骨組織，特別是其中的海綿結(jié)構(gòu)。在長(zhǎng)期飛行中骨組織中的變化作為潛在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，由于骨的鈣和磷流失，造成骨密度下降，這會(huì)增加骨折和患腎結(jié)石的可能性。值得注意的是，飛后骨組織康復(fù)過(guò)程需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。

代謝和內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)

通過(guò)對(duì)航天員診察和生物衛(wèi)星上開(kāi)展的動(dòng)物試驗(yàn)，失重會(huì)對(duì)蛋白、碳水化物、脂類(lèi)及能量的代謝產(chǎn)生極大的影響?，F(xiàn)已明確，急性和長(zhǎng)期的適應(yīng)性反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致建立新的內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定。出現(xiàn)大量?jī)?nèi)環(huán)境代謝指標(biāo)偏差，一些組織出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性紊亂，代謝過(guò)程加強(qiáng)，能量代謝程度下降并形成新的失重條件下的代謝水平。

研究表明，在這些偏移中起主要作用的是內(nèi)分泌系統(tǒng)的變化，這些變化有的是由親軀體細(xì)胞和促甲狀腺垂體功能下降引起的，即長(zhǎng)期飛行中產(chǎn)生“去甲腎上腺素不足綜合癥”。基于對(duì)所取得數(shù)據(jù)的分析，提出了失重中物質(zhì)代謝降到最低化的假說(shuō)。飛后研究表明，表現(xiàn)突出的重力應(yīng)激出現(xiàn)在由失重向地球引力過(guò)渡期間。

水鹽代謝

航天飛行中心血管系統(tǒng)、神經(jīng)激素調(diào)節(jié)及代謝狀態(tài)變化，是水鹽代謝出現(xiàn)規(guī)律性變化的原因。

現(xiàn)已查明，失重作用初期血液再分配、中樞及腎臟血液動(dòng)力方面出現(xiàn)偏差會(huì)使血液量調(diào)節(jié)發(fā)生變化，這會(huì)導(dǎo)致調(diào)節(jié)激素（后葉加壓素、高血壓蛋白酶、血管緊張素），以及醛固酮發(fā)生變化，并產(chǎn)生特殊的水鹽內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，伴有鈉、鈣和磷的負(fù)性平衡。

俄羅斯生物醫(yī)學(xué)問(wèn)題研究所開(kāi)發(fā)出了評(píng)價(jià)水鹽內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的功能方法，以及在各個(gè)階段消除其不良變化的方法。

心理保障

在現(xiàn)實(shí)中利用心理保障系統(tǒng)來(lái)預(yù)防和調(diào)整飛行前、中、后出現(xiàn)的各類(lèi)紊亂。在飛行前主要開(kāi)展心理選拔、訓(xùn)練和組建相應(yīng)的飛行乘組。航天員選拔的心理標(biāo)準(zhǔn)是：心理健康狀態(tài)；個(gè)體的職業(yè)素養(yǎng)；在小群體中個(gè)體行為和表現(xiàn)的特點(diǎn)；對(duì)極端環(huán)境條件下工作的個(gè)體心理穩(wěn)定性。在訓(xùn)練中航天員要了解個(gè)體間關(guān)系的特點(diǎn)，培養(yǎng)在個(gè)體間和組群間建立最佳關(guān)系的能力。除此之外，在規(guī)劃人在太空中的生活時(shí)，建立適宜的作息制度仍然是非常重要的問(wèn)題，在這方面專(zhuān)家給予了極大的關(guān)注。

在飛行中直接開(kāi)展心理生理和精神狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和診斷，并保持航天員使用自動(dòng)化工具的職業(yè)技能。心理預(yù)防和矯治是飛行中心理保障的重要組成部分，其中包括地面和艙內(nèi)社會(huì)心理支持。

航天員飛后社會(huì)心理康復(fù)，在航天員心理保障和保持其職業(yè)壽命方面占有非常重要的位置。

7 載人航天飛行的輻射安全

航天飛行中人的健康安全保障研究的一個(gè)重要方向是，研究太空輻射作用的射線(xiàn)生物學(xué)特性，空間劑量測(cè)量學(xué)，航天員輻射劑量限定。

該領(lǐng)域取得的主要成果是：①開(kāi)發(fā)出航天飛行輻射安全系統(tǒng)；②明確了軌道上和航天員體內(nèi)輻射場(chǎng)的形成規(guī)律；③制定了空間輻射環(huán)境預(yù)測(cè)方法；④開(kāi)發(fā)并在航天器上使用了劑量測(cè)量監(jiān)控的方法和設(shè)備；⑤論證了長(zhǎng)期飛行航天員可以承受的劑量，開(kāi)發(fā)出輻射安全標(biāo)準(zhǔn)；⑥在空間站飛行期間長(zhǎng)年不間斷監(jiān)測(cè)輻射環(huán)境。

由于重帶電粒子具有很強(qiáng)的穿透性，應(yīng)當(dāng)特別加強(qiáng)輻射對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)、視覺(jué)功能、視網(wǎng)膜、眼晶體破壞作用的研究，特別關(guān)注發(fā)生突變，并尋找防護(hù)方法。后繼將研究輻射和失重的混合作用。

8 生命保障系統(tǒng)和適居性問(wèn)題

在幾十年的載人航天實(shí)踐中，空間站物化生保系統(tǒng)研發(fā)和應(yīng)用領(lǐng)域取得了巨大的成就，目前重點(diǎn)關(guān)注生保系統(tǒng)的生物學(xué)部分，這將是未來(lái)組合式生保系統(tǒng)的組成部分。

在“禮炮”系列、和平號(hào)空間站，以及“國(guó)際空間站”上使用了“光”和“拉達(dá)”（Лада）溫室裝置開(kāi)展研究，結(jié)果表明連續(xù)幾代高等植物生長(zhǎng)和正常發(fā)育是可能的。

1979年在“太空－1129”生物衛(wèi)星及1990年在“和平”空間站所進(jìn)行的試驗(yàn)表明，在失重條件下實(shí)現(xiàn)鳥(niǎo)胚胎形成（日本鵪鶉）是可能的。

適居性問(wèn)題的研究具有重要的意義，基于這些研究在載人航天實(shí)踐中推廣使用了防疫系統(tǒng)、個(gè)人衛(wèi)生措施、化學(xué)和微生物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以及防止內(nèi)部裝置、系統(tǒng)和設(shè)備免遭微生物破壞作用的防護(hù)措施。

“國(guó)際空間站”微生物研究的一個(gè)重要方向是，研究微生物孢子體在開(kāi)放太空的生存性 。結(jié)果表明，在空間極端條件下駐留數(shù)月后孢子沒(méi)有失去生命力。在研究微生物孢子的同時(shí)，還在相同條件下研究一些生物（高等植物種子、蚊蚴、低等甲殼動(dòng)物的卵）靜止期的生存性。

9 “國(guó)際空間站”載人飛行

在“禮炮”系列、和平號(hào)空間站建立和成功運(yùn)用的航天員生理和心理健康維護(hù)系統(tǒng)，是“國(guó)際空間站”俄羅斯艙段航天員醫(yī)學(xué)保障的重要基礎(chǔ)，其中包括：①飛行中乘員健康的監(jiān)測(cè)；②長(zhǎng)期航天飛行不良作用的預(yù)防系統(tǒng)；③艙外活動(dòng)醫(yī)學(xué)保障；④醫(yī)學(xué)救助系統(tǒng)；⑤生命保障系統(tǒng)；⑥居住環(huán)境監(jiān)測(cè)；⑦輻射監(jiān)測(cè)，輻射安全保障。

“國(guó)際空間站”乘員健康醫(yī)學(xué)保障融合了各成員國(guó)先進(jìn)的醫(yī)學(xué)知識(shí)和技術(shù)。在這種情況下，使用統(tǒng)一的太空飛行醫(yī)學(xué)保障國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一的航天員健康標(biāo)準(zhǔn)具有極為重要的意義，需要整合“國(guó)際空間站”醫(yī)學(xué)保障的方法，包括預(yù)防和醫(yī)學(xué)救助方法、居住環(huán)境和輻射狀況的監(jiān)測(cè)方法、個(gè)人保健方法、飲食和水保障方法。

10 最新技術(shù)對(duì)于發(fā)展航天生物醫(yī)學(xué)的意義

航天飛行生物醫(yī)學(xué)保障經(jīng)驗(yàn)證明，科學(xué)研究對(duì)于解決載人航天面臨的最復(fù)雜問(wèn)題極為重要。對(duì)航天飛行人體各系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，對(duì)所獲取的關(guān)于其狀態(tài)信息進(jìn)行分析，弄清其變化的機(jī)理，開(kāi)發(fā)減少和預(yù)防不良變化的措施和方法并對(duì)其效果進(jìn)行評(píng)估，這些構(gòu)成了解決航天醫(yī)學(xué)問(wèn)題內(nèi)在的邏輯關(guān)系。在人類(lèi)首次太空飛行后的50年間，科學(xué)家們對(duì)完善生物醫(yī)學(xué)的研究方法進(jìn)行了深入的研究，并應(yīng)用現(xiàn)代生物和醫(yī)學(xué)及其他科學(xué)研究成果來(lái)解決航天醫(yī)學(xué)面臨的問(wèn)題。

近幾年的科學(xué)成果正在引領(lǐng)“生物學(xué)革命”，毋庸置疑，這些成果的應(yīng)用有力地推動(dòng)了航天生物醫(yī)學(xué)的發(fā)展。在研究方法上，主要從機(jī)體功能控制的分子生成系統(tǒng)出發(fā)，廣泛應(yīng)用相關(guān)的研究方法，在細(xì)胞、細(xì)胞結(jié)構(gòu)層面，以及分子層面上開(kāi)展試驗(yàn)研究。研究工作在生物醫(yī)學(xué)問(wèn)題研究所開(kāi)展了微重力細(xì)胞生理學(xué)、航天生物技術(shù)，以及蛋白質(zhì)組學(xué)等方面采取了一些措施。

11 未來(lái)載人火星考察的生物醫(yī)學(xué)問(wèn)題

航天員選拔問(wèn)題

火星考察任務(wù)的參與者應(yīng)當(dāng)從有航天飛行經(jīng)驗(yàn)的人員中選拔，這樣會(huì)減輕醫(yī)生的負(fù)擔(dān)，醫(yī)生會(huì)有效地利用候選人在以前飛行中的身體狀況和機(jī)體反應(yīng)的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)。選拔方法應(yīng)當(dāng)有助于發(fā)現(xiàn)隱性疾病，特別是精神類(lèi)疾病，以及發(fā)現(xiàn)低級(jí)的機(jī)能儲(chǔ)備?；谶x拔方法和遺傳學(xué)及分子醫(yī)學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)當(dāng)和必須尋找分析應(yīng)激、骨質(zhì)疏松穩(wěn)定性，個(gè)體放射敏感性及其他指標(biāo)的客觀標(biāo)準(zhǔn)。個(gè)性選撥應(yīng)當(dāng)考慮職業(yè)和個(gè)體的素養(yǎng)。

醫(yī)學(xué)保障問(wèn)題

火星考察任務(wù)的高度自主性及超長(zhǎng)的考察時(shí)間，要求建立艙載醫(yī)療中心并且考察乘組中應(yīng)當(dāng)有高水平的醫(yī)生，以便開(kāi)展各類(lèi)醫(yī)學(xué)救助，包括外科和口腔救護(hù)。醫(yī)學(xué)中心應(yīng)當(dāng)具有全套的儀器設(shè)備，以開(kāi)展醫(yī)學(xué)監(jiān)督、診斷和治療，還應(yīng)當(dāng)掌握遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)技術(shù)，能夠進(jìn)行高質(zhì)量的通訊，確保傳輸醫(yī)學(xué)影像并能獲取咨詢(xún)幫助。此外，還應(yīng)當(dāng)要求優(yōu)化艙載藥劑，包括功能性臨床試驗(yàn)保質(zhì)期長(zhǎng)的藥物，還應(yīng)當(dāng)完善醫(yī)療器具，以便開(kāi)展診斷操作及醫(yī)學(xué)救助。

預(yù)防系統(tǒng)

在火星任務(wù)的所有階段應(yīng)當(dāng)建立高效的重力作用預(yù)防系統(tǒng)，在其研制過(guò)程中，應(yīng)借鑒“國(guó)際空間站”上現(xiàn)行的并正在完善的預(yù)防系統(tǒng)?！皣?guó)際空間站”是訓(xùn)練未來(lái)星際飛行各類(lèi)醫(yī)學(xué)和醫(yī)學(xué)工程技術(shù)的重要試驗(yàn)平臺(tái)。

有理由認(rèn)為，應(yīng)當(dāng)建立人工重力系統(tǒng)，該系統(tǒng)可利用小半徑離心機(jī)來(lái)開(kāi)發(fā)?？茖W(xué)家們模擬失重條件下利用離心機(jī)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行研究，對(duì)其結(jié)果進(jìn)行了論證。結(jié)果表明，人工重力系統(tǒng)能夠提高重力的穩(wěn)定性，減少心血管系統(tǒng)、外呼吸系統(tǒng)、水鹽代謝狀況及血液凝結(jié)系統(tǒng)等的不良變化。

現(xiàn)已表明，人工重力的作用能降低萎縮性變化，能預(yù)防骨骼肌代謝紊亂及管狀骨中鈣、磷和礦物質(zhì)含量的下降。

輻射安全

在星際飛行過(guò)程中，輻射安全保障是最艱巨的任務(wù)。太陽(yáng)耀斑的質(zhì)子及銀河宇宙射線(xiàn)重核是嚴(yán)重的危害源，需要制定航天員防護(hù)措施（輻射躲避、局部防護(hù)、專(zhuān)用藥劑、飛行線(xiàn)路輻射監(jiān)測(cè)、輻射劑量監(jiān)測(cè)）。從防護(hù)角度講，具有高穿透力的銀河宇宙射線(xiàn)是最嚴(yán)重的問(wèn)題。

心理問(wèn)題

心理問(wèn)題是綜合性的問(wèn)題，解決心理問(wèn)題有助于保持高水平的職業(yè)活動(dòng)，有助于維護(hù)最佳的乘員關(guān)系。心理問(wèn)題包括領(lǐng)袖選擇問(wèn)題、組群間交流問(wèn)題（包括考察成員不同文化背景和不同性別問(wèn)題）、有效地開(kāi)展心理支持問(wèn)題等。與此同時(shí)，還必須開(kāi)發(fā)監(jiān)測(cè)心理狀態(tài)的儀器設(shè)備，以及維護(hù)受控能力和評(píng)價(jià)心理生理穩(wěn)定性的訓(xùn)練器。

生命保障和衛(wèi)生保健安全問(wèn)題

在星際考察中，需要利用物化和生物技術(shù)開(kāi)發(fā)自主的再生式生保系統(tǒng)，以此來(lái)優(yōu)化乘員的居住環(huán)境。研究生命保障問(wèn)題必須從現(xiàn)實(shí)的生物群落出發(fā)，考慮其生物環(huán)節(jié)的相互作用，完善艙載溫室裝置培育高等植物的技術(shù)。目前對(duì)人體排泄物轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的研制力度還不夠，未來(lái)該系統(tǒng)將是生命保障系統(tǒng)重要的組成部分，還必須開(kāi)發(fā)空氣中有毒物質(zhì)的分析和監(jiān)測(cè)艙載設(shè)備，研制光催化凈化系統(tǒng)，還需要制定可靠和快速的微生物鑒定及環(huán)境消毒的方法。