助力中國航天：微重力環(huán)境運動應(yīng)對理論與實踐探索

董德朋，汪 毅

（1.曲阜師范大學(xué) 體育科學(xué)學(xué)院，山東 曲阜 273165；2.中國人民大學(xué) 體育部，北京 100872）

由于微重力或無重力環(huán)境的作用（如月球、火星表面重力為1/6 g和1/3 g），在短期和長期太空飛行中，航天員的心肺功能和骨骼肌系統(tǒng)都會受到一系列不利影響（Andrew et al.，2019；Sibongel et al.，2015；Widrick et al.，1999）。有研究指出，短期的航天飛行后（＜3周），人體會失去10%～20%的肌肉，如果不采取積極有效的運動應(yīng)對防護，在長期無重力或微重力飛行（≥90天）后肌肉量的下降可能會達到50%（Gallagher et al.，2005），而在無運動應(yīng)對防護狀態(tài)下7～15天的短期微重力環(huán)境就會使肌肉萎縮達到中等的顯著降低效應(yīng)（Andrew et al.，2019）。微重力環(huán)境運動應(yīng)對（microgravity eexercise ccountermeasures）主要是指通過身體運動的方式來對抗微重力或無重力環(huán)境給人體帶來的各項生理影響（Cavanagh et al.，2005；James et al.，2019），如應(yīng)對航天員在微重力、失重或低重力條件下骨骼肌萎縮及心肺功能下降等問題。早在20世紀70年代初期，有關(guān)微重力環(huán)境下的運動應(yīng)對方案就已經(jīng)在空間站任務(wù)中開展，蘇聯(lián)禮炮-1號空間站任務(wù)就針對心肺功能設(shè)計了測試評估方案，通過測試腿部深蹲來評價航天員心肺功能的一些參數(shù)變化（Degtyarev et al.，1975），并通過使用不同設(shè)備形成了不同形式的運動應(yīng)對方案，運動應(yīng)對微重力環(huán)境下的機體損耗逐漸成為各航天強國的一項重要保障性工作。當(dāng)前，以運動抗阻和心肺耐力為主的運動應(yīng)對理論與實踐正在不斷發(fā)生創(chuàng)新性變化，設(shè)備已從早期的拉力器發(fā)展為飛輪抗阻、彈力帶、功率車等（English et al.，2015；Lem，1975），并進一步向著自動化、數(shù)字化、智能化、精準(zhǔn)性及便捷性等方面發(fā)展，內(nèi)容上正在走向力量、耐力、平衡、穩(wěn)定和爆發(fā)力的協(xié)同化，方案上突出運動應(yīng)對的精準(zhǔn)性和時間效應(yīng)，方法上注重有條件性的組合優(yōu)化。

2019年12月27日20時45分，中國空間站指定運載工具——長征五號遙三運載火箭發(fā)射成功，揭開了我國從航天大國向航天強國邁進的新步伐，中國航天正式進入新時代。2022年7月25日10時03分，中國航天員乘組順利進入問天實驗艙，這是中國航天員首次在軌進入科學(xué)實驗艙，這就對如何應(yīng)對我國航天員在微重力或失重環(huán)境所引起的肌肉萎縮、心肺功能下降以及骨鈣流失等生理影響提出了新要求。為此，圍繞此命題對微重力環(huán)境運動應(yīng)對對人體影響的方法、手段、內(nèi)容、效應(yīng)、標(biāo)準(zhǔn)等進行梳理，從而擎畫中國特色微重力環(huán)境運動應(yīng)對標(biāo)準(zhǔn)和理論體系，是體育領(lǐng)域助力中國航天強國夢的責(zé)任擔(dān)當(dāng)。

1 微重力環(huán)境運動應(yīng)對的基本內(nèi)涵

從國際實踐探索來看，針對航天員在微重力環(huán)境下的“運動應(yīng)對”這一概念的英文表述有microgravity exercise countermeasures、microgravity physical training和microgravity preventive countermeasures等，但較為統(tǒng)一的是使用microgravity exercise countermeasures，國內(nèi)學(xué)者通常翻譯為微重力的運動應(yīng)對、運動防護或體育鍛煉等，本義是指航天員通過身體運動的方式來應(yīng)對微重力環(huán)境中身體機能的下降。蘇聯(lián)在早期的微重力環(huán)境運動應(yīng)對理論方面做出了突出貢獻，Kakurin等（1978）較早提出了針對航天員的下體負壓訓(xùn)練（lower body negative pressure，LBNP），并一直延用至今。相對系統(tǒng)的研究起始于20世紀80年代，Davis等（1988）首次提出了“空間適應(yīng)綜合征”（space adaptation syndrome，SAS）這一概念，指出在失重環(huán)境中駐留可以引起機體多個系統(tǒng)發(fā)生適應(yīng)性改變以及引發(fā)如肌萎縮、肌耐力下降和脊柱疼痛等病理生理性變化。伴隨著這一理論的發(fā)展，運動應(yīng)對方案不斷突破早期單一的訓(xùn)練方式，進入了多設(shè)備、多手段以及多模式的訓(xùn)練時代，隔振健身踏車、隔振健身跑臺、間歇性阻力運動設(shè)備、先進抗阻訓(xùn)練設(shè)備及虛擬現(xiàn)實技術(shù)等逐漸在國際空間站（International Space Station，ISS）得到應(yīng)用（圖1）。

圖1 太空飛行任務(wù)中運動應(yīng)對裝備變化Figure 1.Equipment Changes of Exercise Countermeasures in Space Missions

運動應(yīng)對的方法手段主要分為抗阻訓(xùn)練和有氧訓(xùn)練，抗阻訓(xùn)練主要使用拉力帶、飛輪抗阻、企鵝服、彈性振動抗阻、負壓筒等設(shè)備，通過向心和離心等不同收縮形式或組合形式提升應(yīng)對效果；有氧訓(xùn)練主要借助下體負壓跑臺、功率車等設(shè)備進行心肺耐力訓(xùn)練。具體采用的方法有間歇訓(xùn)練法（包括高強度間歇）、持續(xù)訓(xùn)練法、重復(fù)訓(xùn)練法等（Alkner et al.，2004；Julia et al.，2017；Roberto et al.，2019）。此外，一些其他運動應(yīng)對方法的研究也逐漸展開，如Chris等（2018）對航天員平衡能力及身體功能等進行了研究，Hakkine等（2003）對航天員的神經(jīng)控制能力進行了研究。

表1梳理了俄羅斯航天員和ISS航天員在微重力環(huán)境下的一些運動應(yīng)對內(nèi)容，可以看出，俄羅斯在骨組織、肌肉系統(tǒng)、心肺功能及運動控制系統(tǒng)方面形成了自己的運動應(yīng)對特征，而ISS的訓(xùn)練范疇更為廣泛且精細，除了骨組織、神經(jīng)控制、有氧能力及肌組織以外，功能性評估、等速及心率控制等也成為運動應(yīng)對重點內(nèi)容或監(jiān)控領(lǐng)域。我國在探索微重力環(huán)境下運動應(yīng)對的過程中，形成了包括微重力表現(xiàn)、運動應(yīng)對設(shè)備、運動應(yīng)對程序以及運動應(yīng)對評估等內(nèi)容的理論體系（表2）。由此可見，微重力環(huán)境下的運動應(yīng)對是以緩解或抵消微重力環(huán)境對機體的不利影響為目的，針對骨、骨骼肌、心肺功能、身體功能、運動感覺系統(tǒng)及免疫系統(tǒng)進行的，以運動抗阻和心肺耐力訓(xùn)練為主要內(nèi)容的運動方案。

表1 國際航天員微重力環(huán)境下的運動應(yīng)對內(nèi)容Table 1 Contents of Exercise Countermeasures for International Microgravity Environment

表2 中國航天員微重力環(huán)境下的運動應(yīng)對內(nèi)容Table 2 List of Exercise Countermeasures under Microgravity Environment in China

2 運動應(yīng)對的方案設(shè)計及應(yīng)用效應(yīng)

本文通過在 CNKI、PubMed、SCI以及EBSCO等數(shù)據(jù)庫中以“microgravity”and“exercise countermeasures”or“sport”or“training”、“astronaut”and“exercise”or“sport”or“training”、“space flight”and“exercise”or“sport”or“training”等不同組合為檢索式對相關(guān)文獻進行檢索，并結(jié)合研究主題輻射內(nèi)容，進一步以“blood flow”or“bed rest”and“intensity interval”or“resistance”or“aerobic”or“strength”and“training”進行文獻補充。從既有研究來看（表3），微重力環(huán)境下的運動應(yīng)對主要包括抗阻訓(xùn)練（傳統(tǒng)抗阻和振動抗阻）、有氧防護訓(xùn)練（低強度持續(xù)有氧和高強度間歇）、有氧＋抗阻訓(xùn)練及快速伸縮復(fù)合訓(xùn)練4個方面。為了便于對不同方案或標(biāo)準(zhǔn)進行展示和描述，本研究采用以下格式：運動應(yīng)對措施或手段（負荷量或強度標(biāo)準(zhǔn)）×次數(shù)或時間×組數(shù)［間歇時間］×每天次數(shù)×每周天數(shù)（交替方案）×實驗天數(shù)。其中，涉及多種手段或多個分組的采用（手段1＋手段2＋……＋手段n）方式列出，缺失部分表明研究未提及此指標(biāo)。

表3 不同研究中的運動應(yīng)對方案設(shè)計及效果Table 3 Scheme Design and Effect of Different Research Exercise Countermeasures

2.1 抗阻運動方案

既有研究文獻采取的抗阻運動方案主要是（1.2～1.8BW/70%～100%MIF/70%～100%1RM：仰臥深蹲＋提踵＋腳蹬等）×（3～30 s）×（7～14次）×（4～5組）［1～2 min］×（3～6天/周）×（14～90天），采用的訓(xùn)練設(shè)備通常為飛輪（圖2）。雖然研究在實驗周期、負荷強度以及運動手段上存在差異，但均展示了在微重力環(huán)境中抗阻運動對肌肉防護的有效性。Andrew等（2019）采用太空飛行和臨床醫(yī)學(xué)公認的-6°頭低位臥床實驗?zāi)M微重力環(huán)境，發(fā)現(xiàn)航天員在這一實驗環(huán)境下無運動應(yīng)對時，下肢肌肉總量14天就會產(chǎn)生中等效應(yīng)的下降。而Akima等（2000）將-6°頭低位臥床休息的9名男性分為抗阻運動組和對照組，并通過離心機及間歇性耐力訓(xùn)練對抗阻運動組受試者進行實驗干預(yù)，20天后抗阻運動組腿部肌肉總量得到保持，對照組卻明顯下降；Bjorn等（2004）則在90天的-6°頭低位臥床實驗中，采用仰蹲和腳蹬訓(xùn)練使受試者的腿部肌肉總量得到有效保持。

圖2 微重力環(huán)境飛輪抗阻運動方式Figure 2.Flywheel Resistance Training Mode in Microgravity Environment

但既有研究仍然存在一定的局限，表現(xiàn)為抗阻運動方案的訓(xùn)練效應(yīng)主要是基于對下肢肌肉總量的診斷和測評所設(shè)計的實驗而來，缺乏對上肢等全身性的關(guān)注。Arbeille等（2008）針對24名女性設(shè)置了-6°頭低位臥床實驗環(huán)境，并對訓(xùn)練組進行仰臥下蹲（全力）7次×4［2 min］＋腳蹬（全力）14次×4［2 min］×3次/周×55天的實驗訓(xùn)練，結(jié)果證實，訓(xùn)練組的股四頭肌肌肉總量沒有產(chǎn)生顯著變化，但對照組卻顯著下降，說明抗阻運動在微重力環(huán)境中對下肢肌肉具有積極的防護效應(yīng)。Bamman等（1997）則同樣在-6°頭低位臥床休息的環(huán)境下對16名男性進行了分組研究，實驗組采用仰臥抗阻（恒定負荷）6～10次×5［2 min］×30 min×14天的應(yīng)對方案，結(jié)果表明，實驗組受試者跖屈肌群的1RM及做功能力有所提高。Gallagher等（2007）也采用-6°頭低位臥床實驗環(huán)境，對17名健康男性進行分組實驗，實驗組采用飛輪抗阻（最大向心＋離心收縮）7次×4［2 min］＋提踵14次×4組）×1次/3天×84天的運動應(yīng)對方案，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，實驗組腿部股外側(cè)肌和比目魚肌的肌球蛋白重鏈（myosin heavy chain，MHC）增加了10%，腿部肌肉獲得了較好的訓(xùn)練效應(yīng)?？梢钥闯?，當(dāng)前針對下肢的抗阻運動方案相對全面，而全身性的抗阻運動訓(xùn)練理論與實踐研究有待進一步探索。

（續(xù)表3）

2.2 振動抗阻方案

振動訓(xùn)練也稱為周期性機械振蕩訓(xùn)練。20世紀初，隨著人們對振動技術(shù)研究的深入，振動訓(xùn)練得以流行，主要用于肌肉力量訓(xùn)練與運動康復(fù)領(lǐng)域。Johnston等（1970）發(fā)現(xiàn)，對肌肉和肌腱進行局部振動刺激能夠引起肌肉收縮力量的增長。Hagbarth等（1968）通過對75名患有中樞運動障礙患者的肱二頭肌、股四頭肌進行10～200 Hz的振動刺激，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，10～200 Hz的振動刺激會使肌腹、肌腱產(chǎn)生收縮性反應(yīng)，并提出振動訓(xùn)練可以廣泛應(yīng)用于力量訓(xùn)練與運動康復(fù)中。隨著航空航天技術(shù)的發(fā)展，振動抗阻訓(xùn)練也作為一種微重力環(huán)境下的運動應(yīng)對手段逐漸得到應(yīng)用。

微重力環(huán)境下運動應(yīng)對方案的振動頻率一般設(shè)定為16～26 Hz，負荷設(shè)計通常采用振動抗阻（70%～90%1RM或恒定負荷或16～26 Hz）×?xí)r間×組數(shù)［間歇］×每周天數(shù)×總天數(shù)，時間為4～30 min不等，主要采用仰臥下蹲、提踵（單雙腿）、足背屈和深蹲等動作（Mulder et al.，2010；Belavy et al.，2013）。Rittweger等（2010）將-6°頭低位臥床的健康男性分為控制組和實驗組，實驗組采用伽利略空間訓(xùn)練設(shè)備（平臺振動主要來自身體質(zhì)量的離心旋轉(zhuǎn)，并使用彈簧裝置以替代重力；圖3），以75%～85%1RM的負荷強度，進行30 min×2［4-6 min］/天×28天的全身振動抗阻訓(xùn)練，結(jié)果表明，實驗組受試者的小腿三頭肌等肌力無明顯下降，僅腘繩肌有一定程度的下降，肌肉力量得到較好保持。Buehing等（2011）將參與-6°頭低位臥床實驗的20名男性平均分為實驗組和對照組，實驗組進行（下蹲40 s＋提踵40 s＋足背屈40 s＋踢腿10次）×30 min［2 min］×2次/天×5天/周×3周的振動抗阻實驗，結(jié)果表明，實驗組的足底屈曲力的肌電均方根值（root mean square，RMS）無明顯變化，對照組卻出現(xiàn)明顯下降，從而提出振動抗阻在維持足底屈曲力上具有有效性。以上研究說明在微重力環(huán)境下通過振動抗阻訓(xùn)練來進行運動應(yīng)對具有重要價值，但多數(shù)研究的實驗效應(yīng)集中于肌肉力量方面，對肌腱、韌帶等進行深層次的運動解剖學(xué)評價較少。未來，微重力環(huán)境下運動應(yīng)對的抗阻訓(xùn)練方案應(yīng)該超越僅是保護肌肉這一單一維度，實現(xiàn)對骨骼肌、肌腱、韌帶以及關(guān)節(jié)等綜合效應(yīng)的研判。

圖3 微重力環(huán)境振動抗阻訓(xùn)練設(shè)備Figure 3.Vibration Resistance Training Equipment in Microgravity Environment

2.3 有氧運動方案

有氧運動主要有持續(xù)性有氧運動和間歇性有氧運動，持續(xù)性有氧運動一般訓(xùn)練負荷強度較低（小于無氧閾），間歇性有氧運動由于訓(xùn)練負荷強度偏高，所以往往被稱之為高強度間歇訓(xùn)練（high intensity interval training，HIIT）。根據(jù)組織形式的不同，間歇訓(xùn)練可以提高運動員、普通人群的有氧和無氧代謝能力（黎涌明，2015）。由此，持續(xù)性有氧與HIIT便成為微重力環(huán)境下運動應(yīng)對的多重選擇方案。在持續(xù)性有氧訓(xùn)練方面，既有研究通常采用跑臺或功率車進行實驗設(shè)計（圖4）。Donald等（2000）將男性受試者分為實驗組和控制組，實驗組采用仰臥跑臺×40 min（1.0-1.2BW）/天×15天的訓(xùn)練方案，結(jié)果表明，實驗前后的實驗組男性在達到耗竭的時間（time to exhaustion，Te）和最大攝氧量（O2max）等指標(biāo)上無顯著差異，控制組則明顯下降。上述實驗證明持續(xù)性有氧訓(xùn)練具有良好的運動應(yīng)對效應(yīng)，但由于航天員的時間珍貴，HIIT逐漸成為微重力環(huán)境下的更優(yōu)選擇。Thomas等（2019）認為，HIIT可以為人體帶來一些益處：1）身體機能在短期內(nèi)獲得高強度的生理刺激，使其出現(xiàn)過量氧耗，從而提升O2max以及血紅蛋白含量；2）身體素質(zhì)在耐力、協(xié)調(diào)等方面受到多元效應(yīng)影響，提高動作的經(jīng)濟性；3）避免有氧運動方案使用單一的運動模式，提高訓(xùn)練的持續(xù)性；4）可以對上下肢肌群進行神經(jīng)肌肉激活，提高反應(yīng)能力。

圖4 下體負壓訓(xùn)練跑臺（Watenpaugh et al.，2000）Figure 4.Lower Body Negative Pressure Treadmill（Watenpaugh et al.，2000）

微重力環(huán)境中HIIT更多地被界定為次最大或接近最大心率的訓(xùn)練（＞80%HRmax）或短間歇訓(xùn)練（SprintInternal Training，SIT，負 荷 強 度 ＞100%O2max）（Weston et al.，2014；MacInnis et al.，2017）。大量研究證實了 HIIT 是一種提高O2max的有效策略（Astorino et al.，2017；Helgerud et al.，2007），但由于當(dāng)前多數(shù)研究的受試者年齡相對較低，而從事航天員的年齡相對較大（普遍40歲以上），為此，對適用于航天員參與的HIIT方案中的負荷量與強度上還需做出進一步的理論研究和實驗驗證。

同時，傳統(tǒng)的HIIT往往是使用跑臺或功率車進行，以跑動為主要運動形式，但這種方式通常不會增加肌肉力量。對處于微重力環(huán)境下的航天員來說，不僅需要提高其心肺耐力，更需要保持其綜合運動能力，尤其是防止肌肉力量的下降（Christopher et al.，2019）。為此，越來越多的研究開始以抗阻性的HIIT來同步提升心肺功能與肌肉力量，學(xué)界稱之為高強度間歇抗阻訓(xùn)練，也稱為高強度功能訓(xùn)練（high-intensity interval resistance training，HIRT）（Antonio et al.，2012；Feito et al.，2018；Marin et al.，2020），并通過實驗證實HIRT能夠使受試者在有限的時間內(nèi)提高O2max、下肢肌肉功率、上下肢1RM和肌耐力（Buckley et al.，2015；Sperlich et al.，2017）。目前，針對 HIIT 的研究已相對普遍，如ISS當(dāng)前采用的就是（70%～80%）HRmax×（30～40）min或間歇性有氧功率車（全力）20 s×8［10 s］的有氧運動方案，但針對微重力環(huán)境下HIRT的理論與實踐研究還較為有限。

2.4 抗阻＋有氧運動方案

抗阻＋有氧是指單純抗阻和單純有氧分別進行的方式（Helgerud et al.，2007；McHugh et al.，2002；Sousa et al.，2019），如ISS使用的抗阻＋有氧間隔安排的訓(xùn)練方式（表4）。目前，這種方案是微重力環(huán)境運動應(yīng)對選擇的主要依據(jù)，應(yīng)對效果與HIRT相似，但在訓(xùn)練時間、訓(xùn)練量、訓(xùn)練方式和訓(xùn)練順序等方面有所不同。

表4 國際空間站抗阻＋有氧訓(xùn)練時間安排/minTable 4 Example of ISS Resistance＋Aerobic Combination Mode

在訓(xùn)練時間上，因HIRT不需要分2個時間段完成（Gibala et al.，2006），因此抗阻＋有氧方案需要的運動時間相對較長。在訓(xùn)練量上，抗阻＋有氧運動方案中的抗阻訓(xùn)練和有氧訓(xùn)練比例一般為 1：1或 3：1（Jones et al.，2013；Thomas et al.，2019），考慮到有氧比例的增加會有損力量素質(zhì)的保持，絕大多數(shù)研究支持抗阻訓(xùn)練占較大比例（Jones et al.，2016；Wilson et al.，2012），HIRT則是在抗阻訓(xùn)練中通過安排機體不完全恢復(fù)的間歇時間而形成的訓(xùn)練方法。所以不存在抗阻和有氧比例匹配的問題。在訓(xùn)練方式上，抗阻＋有氧采用抗阻類的飛輪、彈力帶、氣阻與有氧類的跑臺、功率車、劃船等器械（Gibala et al.，2006；Maroto et al.，2017；Wilson et al.，2012）結(jié)合使用進行訓(xùn)練，而HIRT僅采用抗阻器械來進行間歇性訓(xùn)練。

此外，訓(xùn)練順序是抗阻＋有氧運動方案關(guān)注的焦點問題，而HIRT對此關(guān)注較少。目前，抗阻和有氧運動的訓(xùn)練安排通常有“有氧前抗阻后”（endurance-strength，ES）和“抗阻前有氧后”（strength-endurance，SE）兩種。Docherty等（2000）的研究支持ES的順序安排，認為力量訓(xùn)練在前可能會影響快速力量和力量耐力的發(fā)展和適應(yīng)，而更多的研究則支持SE的順序安排，認為這種安排更有助于提高動力性力量（Eddens et al.，2018）。由于抗阻和有氧訓(xùn)練的間隔時間可能會對急性和慢性力量表現(xiàn)產(chǎn)生一些影響（Sporer et al.，2003），因此，SE這種安排順序之間的間隔可能需要6 h左右才能避免在有氧訓(xùn)練之后力量的損失（Robineau et al.，2016），且如果時間不夠充裕，應(yīng)保持最低4 h的間歇時間（James et al.，2019；Murach et al.，2018）。

由于航天員在微重力環(huán)境中既需要保持一定的肌肉力量，也需要一定的有氧能力，為此，抗阻＋有氧運動方案在微重力環(huán)境運動應(yīng)對中得到廣泛的探索與應(yīng)用，且證明具有較為理想的運動應(yīng)對效果。Murach等（2018）讓-6°頭低位臥床休息的8名男性進行飛輪抗阻＋有氧訓(xùn)練（持續(xù)或間歇）實驗，70天后發(fā)現(xiàn)受試者的比目魚肌有所增強，毛細血管、代謝酶有所提高。由此來看，抗阻＋有氧運動在微重力環(huán)境下是一種較為理想的運動應(yīng)對選擇方式，能夠?qū)教靻T起到肌肉含量增長和心肺功能提升的作用效果，且在訓(xùn)練時間、訓(xùn)練量、訓(xùn)練方式以及訓(xùn)練安排上逐步形成了較為明確的方案體系。

2.5 快速伸縮復(fù)合訓(xùn)練方案

快速伸縮復(fù)合訓(xùn)練起源于20世紀60年代末，是蘇聯(lián)的Yuri V教授在田徑訓(xùn)練時采用的一種方法，當(dāng)時稱之為shock method，國際上通常稱之為Plyometrics訓(xùn)練，80年代之后該方式得到了廣泛應(yīng)用。1984年出版的我國《運動生理學(xué)》中引用了“plyometric exercise”一詞，并翻譯為“超等長訓(xùn)練”。從國內(nèi)外文獻來看，關(guān)于這一訓(xùn)練方式的稱謂表現(xiàn)不一，有 plyometric hops、plyometrics、jump training、deep jump以及plyometric bouncing等，但其核心都是通過肌肉的快速拉長-縮短來提高快速力量和爆發(fā)力（Chmielewsk et al.，2006），主要通過離心階段、離心-向心耦聯(lián)（時間極短）及向心階段3個階段來完成。

既有研究顯示，在微重力模擬環(huán)境中快速伸縮復(fù)合訓(xùn)練對人體快速力量、爆發(fā)力量的保持具有積極效應(yīng)。Kramer等（2010）設(shè)計了新型雪橇跳躍系統(tǒng)（sledge jump system，SJS）模擬失重環(huán)境，以21名健康人士［（24±4）歲］為測試對象進行跳躍實驗（圖5），證明了快速伸縮復(fù)合訓(xùn)練對爆發(fā)力的積極意義。Andreas等（2017）將-6°頭低位臥床休息的男性受試者分為訓(xùn)練組和對照組，訓(xùn)練組采用（雙腳跳10次×4＋單腳跳10次×2）×5～6天/周×60天的實驗方案，結(jié)果表明，訓(xùn)練組的跳躍峰值功率、峰值力、高度等保持不變，而實驗組卻顯著下降。Tobias（2019）選取了8名健康男性志愿者［（29.4±5.2）歲］進行垂直跑臺跳躍［（0.7 g，0.38 g，0.27 g，0.16 g）×30 s×3］實驗，結(jié)果證實，雙側(cè)峰值反作用力伴隨著跳躍高度的增加而增加，但該研究在跳躍高度上進行了限定（20 cm），這一結(jié)果是否適用于更高的跳躍高度尚缺乏足夠的實驗證據(jù)。

圖5 雪橇車快速伸縮復(fù)合訓(xùn)練設(shè)備Figure 5.Sleigh Fast Telescopic Composite Training Equipment

然而，有研究指出，快速伸縮復(fù)合訓(xùn)練在短期內(nèi)可能會造成肌肉或韌帶損傷（Kyrolainen et al.，2005），且由于受荷爾蒙及生理結(jié)構(gòu)的影響（Erik et al.，2015），女性韌帶受傷概率會大大增加，這可能會對女性航天員在微重力環(huán)境下產(chǎn)生更為不利的影響。為此，快速伸縮復(fù)合訓(xùn)練與力量訓(xùn)練相結(jié)合的組合式訓(xùn)練可能更為可?。ó?dāng)前通常稱之為復(fù)合式訓(xùn)練），其中，快速伸縮復(fù)合訓(xùn)練與抗阻練習(xí)的結(jié)合最為常見（張可盈等，2017）。盡管Peterson等（2004）的研究證實了這種訓(xùn)練可以預(yù)防人體膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)損傷，但針對女性受試者的有關(guān)探討卻并不多見。從以上證據(jù)中可以發(fā)現(xiàn)，快速伸縮復(fù)合訓(xùn)練可以對肌肉的快速力量、爆發(fā)力量具有積極影響，但需要注意它所引起的負面效應(yīng)。

3 微重力環(huán)境運動應(yīng)對方案的未來探索

3.1 HIIT如何保障力量效應(yīng)

航天員微重力環(huán)境中的HIIT主要呈現(xiàn)出低量高強度（low-volume HIIT，HIITLV）、高量高強度（High-Volume HI-IT，HIITHV）和沖刺間歇訓(xùn)練（sprint interval training，SIT）3種應(yīng)用模式，并隨著研究的不斷進展逐漸形成了高強度間歇抗阻訓(xùn)練（high intensity interval resistance training，HIRT）和高強度循環(huán)訓(xùn)練（high intensity circuit training，HICT）等方式（表5）。在微重力運動應(yīng)對的理論與實踐探索中，傳統(tǒng)上的高強度訓(xùn)練以Greenleaf等（1994）確立的間歇訓(xùn)練方案為典型代表（（40%～80%O2max）跑臺［2 min］＋等速抗阻（膝關(guān)節(jié)屈伸）10 min×5［2 min］×30天），但該方案的應(yīng)用結(jié)果顯示肌肉總量會有所下降。Kirk等（2020）采用 ISS 的 HIIT 方案中的 SPRINT（experiment group that performed a high intensity/lower volume exercise prescription）設(shè)計，對26名ISS航天員進行了（跑臺（2.4～19.3 km/h）100%O2max30 s×8 ［15 s］ ＋70%～90%O2max2 min×6［2 min］＋85%O2max4 min×4［3 min］）×3天/周的實驗研究，結(jié)果顯示，航天員的膝伸肌峰值扭矩有所降低，而O2max得到保持。

表5 高強度間歇訓(xùn)練方式的不同類型Table 5 Different Types of High Intensity Interval Training

HICT是在HIRT的基礎(chǔ)上，由美國運動醫(yī)學(xué)會（American College of Sports Medicine，ACSM）改進的一種訓(xùn)練方式（主要包括開合跳、坐太空椅、伏地挺身、捲腹、登階、深蹲、三角肌撐體、平板支撐、原地高抬腿、弓步、T型伏地挺身、側(cè)平板支撐12個經(jīng)典動作）。Schmidt等（2016）招募了53名女性和43名男性大學(xué)生為測試對象，分為CT-7（7 min高強度循環(huán)）組、CT-14（14 min高強度循環(huán)）組及對照組進行實驗，證實了HICT在肌耐力方面和有氧能力方面的積極意義。此后，研究者也進一步驗證了HICT對人體肌耐力和有氧能力的保持和提升具有重要作用（Marquez et al.，2017；Nunez et al.，2020）。

微重力環(huán)境下肌肉力量的保持至關(guān)重要，同時，積極的心肺耐力訓(xùn)練可以保證航天員在微重力環(huán)境中持續(xù)工作的能力。因此，微重力環(huán)境中的HIIT可能更需要通過HIRT和HICT兩種方式實現(xiàn)有氧與肌力的雙重訓(xùn)練效應(yīng)（Marin et al.，2020；Nunez et al.，2018）。但該種訓(xùn)練模式針對微重力環(huán)境的模擬研究或在軌實驗研究還不多見，對微重力環(huán)境中的航天員群體表現(xiàn)效應(yīng)如何？長期的訓(xùn)練效應(yīng)又會產(chǎn)生怎樣的變化？這些問題也有待于深入探究。

3.2 力量和有氧訓(xùn)練如何實現(xiàn)最佳化

有氧能力與力量訓(xùn)練存在一定的兼容性或是交互效應(yīng)，因此，微重力環(huán)境下的運動應(yīng)對需要采用保持力量和有氧能力的融合策略或優(yōu)化策略。早在20世紀80年代，Hickson等（1980）就對力量訓(xùn)練與有氧訓(xùn)練的關(guān)系進行了研究，指出與單純的力量訓(xùn)練或有氧訓(xùn)練相比，兩者結(jié)合的訓(xùn)練方式（抗阻＋有氧訓(xùn)練）對力量和耐力素質(zhì)的提高確實存在一定的限制作用，但并非沒有提高，證實了抗阻訓(xùn)練與有氧訓(xùn)練的組合模式對力量和耐力素質(zhì)有一定的積極影響。從既有研究來看，諸多研究認為，抗阻＋有氧運動應(yīng)對模式可能是目前更為適合的方式（Thomas et al.，2019），因為它具有同時保持肌肉力量和有氧耐力的雙重作用，改善或抵消微重力環(huán)境對航天員身體功能的損害。Dillon等（2019）通過-6°頭低位臥床實驗來模擬太空飛行中的微重力環(huán)境，將健康男性分為運動組與對照組，運動組采用高強度間歇有氧（1次/2天）＋力量抗阻＋持續(xù)性有氧（與HIIT交替進行）（表3），結(jié)果證實，運動組健康男性的肌肉總量得到有效保護。但也有學(xué)者提出不同意見，Thomas等（2019）指出，融合訓(xùn)練會降低保持肌肉力量的效果，同時，由于在太空中航天員的時間非常寶貴，這就決定了運動應(yīng)對訓(xùn)練的時間應(yīng)更加集中，因此，應(yīng)有條件的選擇抗阻＋有氧的訓(xùn)練模式。

抗阻＋有氧的訓(xùn)練模式可以作為航天員在軌期間應(yīng)對肌肉力量萎縮和心肺耐力下降的措施之一，但需要從訓(xùn)練時間、訓(xùn)練量、訓(xùn)練方式、訓(xùn)練安排等條件來綜合考慮。在訓(xùn)練時間上要考慮航天員每天可用于運動的總時間的多少，在訓(xùn)練量上需要強調(diào)抗阻訓(xùn)練與有氧訓(xùn)練的比例分配，在訓(xùn)練方式上需要回答訓(xùn)練使用何種設(shè)備、采用何種抗阻訓(xùn)練及使用何種訓(xùn)練方法等問題，在訓(xùn)練安排上需要注重抗阻訓(xùn)練和有氧訓(xùn)練的間隔時間問題?；趯\動應(yīng)對方案設(shè)計及應(yīng)用效應(yīng)文獻的梳理，提出以下幾點應(yīng)用建議：1）從ISS的抗阻＋有氧訓(xùn)練交替安排來看，航天員每天鍛煉的總時間超過1.5 h時，可以采用該方法；2）從長期運動應(yīng)對效應(yīng)來看，抗阻訓(xùn)練和有氧訓(xùn)練必須均占有一定的訓(xùn)練量，且應(yīng)以抗阻訓(xùn)練為主；3）為了達到抗阻和有氧的雙重效果，自行車功率計或者是劃船訓(xùn)練可能要優(yōu)于跑臺訓(xùn)練；4）如果力量訓(xùn)練和有氧訓(xùn)練需要同期進行，抗阻訓(xùn)練應(yīng)先于有氧訓(xùn)練進行，且間歇時間最好為4 h以上。

3.3 快速伸縮復(fù)合訓(xùn)練是否存在最佳時間效應(yīng)

快速伸縮復(fù)合訓(xùn)練在國內(nèi)外的運動訓(xùn)練中已得到廣泛采用，但應(yīng)用于微重力環(huán)境中的訓(xùn)練實踐還并不常見。2016年，德國航天中心（Deutsches zentrumfurluft，DLR）聯(lián)合康斯坦茨大學(xué)開展了60天的臥床實驗，實驗證明受試者每天進行短時間跳躍訓(xùn)練能基本維持跳躍時的峰值力矩、跳躍高度及爆發(fā)力，且能夠應(yīng)對失重帶來的體質(zhì)下降和心血管功能失調(diào)問題（Kramer et al.，2017）。2016年，我國航天醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)與應(yīng)用國家重點實驗室與清華大學(xué)體育與健康科學(xué)研究中心聯(lián)合開展了快速伸縮復(fù)合訓(xùn)練，自主研制了模擬失重跳躍系統(tǒng)，并開展了探索性研究，為航天員在軌運動應(yīng)對提供了新的思路（張可盈等，2017）。Andreas等（2017）就根據(jù)這一思路設(shè)計了60天-6°頭低位高強度跳躍訓(xùn)練實驗（表6），證實了該種訓(xùn)練對跳躍高度、最大功率及峰值力量的積極意義。

表6 高強度跳躍運動應(yīng)對方案Table 6 Exercise Countermeasures Plan for High Intensity Jumping

但是，快速伸縮復(fù)合訓(xùn)練可能存在最佳的時間效應(yīng)問題（Asadi，2017；Koschate et al.，2018），本課題組通過元分析對負重和無負重條件下快速伸縮復(fù)合訓(xùn)練帶來的跳躍高度效應(yīng)進行了分析（共搜集了82篇文獻，限于篇幅，元分析部分不在本文贅述，結(jié)果見圖6），研究表明，負重和無負重條件下快速伸縮復(fù)合訓(xùn)練對跳躍能力（跳躍高度H）存在明顯的時間效應(yīng)和線性峰值效應(yīng)，即快速伸縮復(fù)合訓(xùn)練會帶來跳躍能力的顯著提升，但隨著時間的推移，會出現(xiàn)跳躍高度上的峰值現(xiàn)象（10～12周達到效應(yīng)量最大），這意味從時間效應(yīng)來看快速伸縮復(fù)合訓(xùn)練可能并不是最佳選擇。如何實現(xiàn)更長時間上的一種效應(yīng)保障，還需要進一步的理論研究與實踐探索。

圖6 有（a）或無（b）負重快速伸縮復(fù)合對跳躍能力（高度）影響的時間效應(yīng)Figue 6.Time Effect of Combined Training with（a）or without（b）Load-bearing Rapid Expansion and Contraction on Jumping Ability（Height）

3.4 加壓訓(xùn)練如何融入微重力運動應(yīng)對中

加壓訓(xùn)練又被稱為血流限制訓(xùn)練（blood flow restriction training，BFRT），是指在運動或組間休息時通過袖帶或彈性繃帶對肢體近端進行外部加壓，達到靜脈血流閉塞和部分動脈血流阻塞的目的（Willis et al.，2019）。與其他高強度或低強度訓(xùn)練相比，BFRT可以通過限制四肢血液流動以加強訓(xùn)練負荷，使用20%～40%1RM的低強度抗阻訓(xùn)練就可以達到傳統(tǒng)使用65%～85%1RM高強度訓(xùn)練才能達到的肌肉力量增加的效果（Pope et al.，2013），而且可以在短時間獲得恢復(fù)（Loenneke et al.，2012；Seo et al.，2016；Yasuda et al.，2014）。

評價BFRT效果的指標(biāo)主要包括肌肉的橫截面積（crosssectional area，CSA）、肌肉厚度（muscle thickness，MTH）、MVC、韌帶及O2max。在對肌肉橫截面積增大效果的研究方面，越來越多的研究證實，BFRT與傳統(tǒng)抗阻訓(xùn)練結(jié)合能發(fā)揮肌力提升的效果（Takarada et al.，2000；Yasuda et al.，2016），結(jié)合有氧訓(xùn)練同樣能夠達到增肌的效果（Bell et al.，2000；Sakamaki et al.，2011），Abe等（2010）對 19名普通男性進行了8周40%O2max的自行車訓(xùn)練，BFRT組（每次15 min）的大腿肌肉CSA和伸膝MVC顯著增大，有效避免了有氧和力量訓(xùn)練存在的相互削弱問題。

此外，BFRT對肌腱韌帶的影響作用尤為需要關(guān)注。一些證據(jù)顯示，缺氧條件提高了人類肌腱干細胞的增殖（Lee et al.，2012），且缺氧在實現(xiàn)骨腱功能愈合過程中執(zhí)行了關(guān)鍵作用（Zhao et al.，2011）。但這種作用有急性和慢性兩種反應(yīng)：Mohmara等（2014）通過加壓30%1RM提踵的方式對受試者跟腱厚度進行了即刻和實驗后24 h的實驗研究，結(jié)果顯示，BFRT組和對照組之間無顯著性差異，但從慢性反應(yīng)來看，BFRT似乎產(chǎn)生了更顯著的積極影響；Kubo等（2006）設(shè)置了高強度抗阻（80%1RM）加BFRT和低強度抗阻（20%1RM）加BFRT的訓(xùn)練方案，經(jīng)過12周的訓(xùn)練（3次/周），結(jié)果顯示，高強度抗阻加BFRT組受試者的肌腱筋膜厚度顯著增加，但在低強度組未見顯著性差異。這種作用對微重力環(huán)境中航天員的身體健康顯然是極其重要的。處于微重力環(huán)境中的航天員存在肌肉和肌腱韌帶等多重萎縮的問題，單純地注重肌肉保障顯然是不夠的，這也是為什么許多航天員存在腰背痛及立位耐力不足的一個主要致因（Ballard，1997；Wing，1991）。因此，針對BFRT的一些優(yōu)點，研究者也開始關(guān)注微重力環(huán)境中這一訓(xùn)練方法的應(yīng)用。Willis等（2019）指出，高強度抗阻（70%1RM）與加壓或缺氧模式配合訓(xùn)練能夠發(fā)揮運動防護的作用，可以作為太空飛行任務(wù)中有效的運動應(yīng)對手段，這樣的研究也得到了一定的理論支持（Peyrard et al.，2019），但這些研究還未能在真實的太空中展開實驗，還處于一種理論探索階段，究竟是低強度加壓還是高強度加壓更有效還不清楚。

但隨著相關(guān)研究的深入，越來越多的研究證據(jù)顯示，低強度加壓抗阻＋高強度抗阻訓(xùn)練（combined BFRT and HIRT，CB-RT）的方式對肌肉力量有著更為積極的作用（Sousa et al.，2017；Yasuda et al.，2014），效果甚至要優(yōu)于單獨使用高強度抗阻訓(xùn)練。Kriley等（2014）和Luebbers等（2014）的研究均證明了組合模式對力量增長效果顯著大于單獨的高強度力量訓(xùn)練和BFRT。魏佳等（2019a，2019b）通過文獻分析給出了BFRT的建議方案：血流限制壓力為40%～80%AOP（靜息動脈血流閉塞壓），訓(xùn)練強度為20%～40%1RM/MVC，訓(xùn)練量為45～80次（分多組完成），間歇時間為30～60 s，訓(xùn)練頻率為每周2～3次。鑒于此，本研究提出了微重力環(huán)境下航天員運動應(yīng)對的理論方案（圖7），未來可采用組間休息加壓和訓(xùn)練同步加壓兩種方式，高強度（70%1RM）或低強度（30%1RM）的加壓負荷（50～240 mmgh）開展實驗探索。

圖7 加壓＋運動抗阻的組合設(shè)計方案Figure 7.Schematic Diagram of Combined Design Scheme of Pressure＋Motion Resistance

3.5 中國特色微重力環(huán)境運動應(yīng)對的建構(gòu)

如何盡快建立和完善中國特色的微重力或無重力環(huán)境中的運動應(yīng)對理論是我國航天事業(yè)中的一項重要任務(wù)，這不僅需要在之前所述的方案架構(gòu)和手段適配度上做出努力，還需要進一步考慮效應(yīng)評估指標(biāo)選擇的有效性、身體部位的全面性及在軌與地面實驗標(biāo)準(zhǔn)的匹配性構(gòu)建。從目前眾多的研究和ISS運動應(yīng)對方案來看（表1），評估指標(biāo)包括肌肉的CSA、肌肉總量、MVC、力矩、做功及功率等。但當(dāng)前微重力環(huán)境中的運動應(yīng)對研究，更多的是關(guān)注肌肉總量和肌腱韌帶力量的保持（既有研究側(cè)重于肌肉，忽視肌腱、韌帶），以及對肌耐力和MVC的測評（Kyle et al.，2015），功率及做功等指標(biāo)的研究相對較少（Trappe，2007）?？梢钥闯?，如何確立更為有針對性的測評指標(biāo)體系是未來理論構(gòu)建的一個重要方面。

鍛煉的身體部位是微重力環(huán)境運動應(yīng)對監(jiān)控體系建構(gòu)的另一個方面。在ISS建立早期，俄羅斯的運動應(yīng)對方案就從跑臺測試、功率車測試、手臂功能測試、肌力（等速、等長及肌肉活檢）及動作控制（韌帶本體反射、平衡力量、頭眼協(xié)調(diào)及步態(tài)控制等）等方面給出了身體部位和不同肌力類型的測評。Hackney等（2015）研究指出，在6個月的微重力環(huán)境飛行任務(wù)中，航天員上肢肌力下降達20%。Christopher等（2019）也進一步強調(diào)上下肢身體素質(zhì)對微重力環(huán)境中航天員的重要意義。但從目前整理的-6°頭低位模擬實驗顯示（表7），更多的是針對下肢或腰腹部位指標(biāo)的評估。因此，如何確立和完善微重力環(huán)境下航天員身體部位的有針對性的訓(xùn)練方案和評估標(biāo)準(zhǔn)，也是未來理論構(gòu)建的一個重要方面。

表7 臥床-6°實驗運動抗阻情況一覽Table 7 Resistance of Bed Rest-6°Experiment

目前，地面模擬微重力環(huán)境較為成熟（通常采用-6°頭低位臥床實驗?zāi)Ｐ停捎谠谔瘴⒅亓Φ奶厥猸h(huán)境下，航天員的生理機能將面臨著一系列的急性和慢性變化，身體不同部位的血流和血管壓力也發(fā)生著一系列改變（圖8），如失重飛行初期的腦血流增加（Cerebral Blood Flow，CBF）等（Ogoh，2021），這些都對在軌和地面實驗標(biāo)準(zhǔn)的匹配性構(gòu)建提出了實施要求。

圖8 航天失重與頭低位臥床條件下體液分布及動脈壓變化Figure 8.Changes of Body Fluid Distribution and Arterial Pressure in Space Weightlessness and Head Down Bed Rest

3.6 微重力環(huán)境運動應(yīng)對如何實現(xiàn)軍民融合

2015年，習(xí)近平總書記提出把軍民融合發(fā)展上升為國家戰(zhàn)略，預(yù)示著我國開始正式走向了國防和軍隊現(xiàn)代化與經(jīng)濟社會發(fā)展結(jié)合并進的時代。微重力環(huán)境下的運動應(yīng)對理論和實踐探索也為重力條件下的運動訓(xùn)練和運動康復(fù)等領(lǐng)域提供了諸多的可能和空間。早在20世紀90年代，Berg等（1994）就對太空中具有悠悠球運動原理的飛輪抗阻設(shè)備在重力條件下的使用進行了初步探索。Alejandro等（2021）使用飛輪抗阻訓(xùn)練設(shè)計（優(yōu)勢腿屈伸×30次×3組［5 min］）對23名健康男性［（21.40±0.99）歲］和8名健康女性［（21.50±1.38）歲］展開研究（圖9A），重點從腿部伸展的角速度、角加速度和功率等指標(biāo)識別肌肉做功的效率和疲勞情況，結(jié)果證實腿部伸展的角加速度是監(jiān)控疲勞的最敏感的指標(biāo)，并提出最大角加速度可以被用于監(jiān)控訓(xùn)練負荷和訓(xùn)練量。在運動康復(fù)和老年醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，Gladys等（2008）探究了飛輪抗阻（group trained using a flywheel inertial loading machine，G-FEW）與傳統(tǒng)重力抗阻（group trained using a weight-resistance loading machine，GWeight）訓(xùn)練對老年人神經(jīng)肌肉和平衡能力的影響（圖9B，C），結(jié)果證明，飛輪抗阻不僅有利于老年人力量和平衡能力的增加，肌腱硬度也有所提高。

圖9 飛輪抗阻設(shè)備使用設(shè)計及不同體位動作Figure 9.Use Design of Flywheel Resistance Equipment and Actions of Different Body Positions

微重力環(huán)境中的立位耐力研究可能是航體科技走向民用的又一個重要方面。立位耐力是反映航天員站立時間長短的重要指標(biāo)。由于航天員長期暴露在微重力環(huán)境中，骨骼和肌肉質(zhì)量都出現(xiàn)了不同程度的萎縮，同時，也面臨著回到地球后重力的再適應(yīng)等問題，使航天員在返回地面的一段時間內(nèi)不能站立行走或不能站立較長時間，于是針對航天員立位耐力的運動應(yīng)對設(shè)備成為一個重要的研究領(lǐng)域。目前使用較多的是企鵝服（圖10），它由于彈性的作用可以很好地達到對抗肌肉萎縮的效果。隨著這一技術(shù)的發(fā)展，也開始有研究將企鵝服應(yīng)用于特殊人群（Julia et al.，2017；Ronald et al.，1999），Semenova（1997）就提出了將企鵝服應(yīng)用于腦癱患者的設(shè)想。但既有資料顯示，目前企鵝服應(yīng)用于特殊人群的實驗研究還不多見，而應(yīng)用于健康人群的實驗研究有所開展。Carvil等（2017）對8名年輕健康志愿者（5名男性和3名女性）進行了企鵝服的應(yīng)用研究，表明了企鵝服對靜態(tài)軸向載荷和彈性力量方面的積極作用，并認為可以作為未來康復(fù)手段的一個選擇。

圖10 企鵝服的發(fā)展演化（Julia et al.，2017）Figure 10.Development and Evolution of Penguin Clothing（Julia et al.，2017）

4 需關(guān)注的幾個變量

微重力環(huán)境下的運動應(yīng)對對航天員身體機能的保護是極其重要和必不可少的。但太空失重環(huán)境下的運動應(yīng)對探索畢竟不同于地面模擬實驗，長期與短期飛行任務(wù)也必然有著不同的運動要求。為此，運動應(yīng)對領(lǐng)域還存在眾多有待解決的問題，需要未來更多的實踐應(yīng)用和科學(xué)研究。

1）時間效應(yīng)。從中短期來看，運動應(yīng)對的實驗研究主要集中在90天以內(nèi)，且表現(xiàn)出對肌肉總量、肌肉橫截面積、功率及心肺功能等方面的積極作用，但對更長時間的追蹤研究不夠。研究顯示，快速伸縮復(fù)合訓(xùn)練對人體快速做功能力存在一定的最佳周期（10～12周），即并不會長期處于顯著的作用狀態(tài)。同樣，對于HIRT或BFRT也少有長期的縱向研究或報道（長時間對同一群體的實驗性研究），如何將其與傳統(tǒng)抗阻或有氧訓(xùn)練相結(jié)合，最終實現(xiàn)長期的科學(xué)有效保障，還有待于更多的實驗探索。

2）目標(biāo)設(shè)計。骨骼肌、心肺功能及立位耐力的干預(yù)是微重力或無重力環(huán)境下運動應(yīng)對研究的重點。航天員在軌期間需要在有限的時間和空間內(nèi)達到更優(yōu)的運動效果，但由于力量和有氧訓(xùn)練的相互限制性，因此引發(fā)了微重力環(huán)境中是保障力量為主還是有氧為主的紛爭，這就需要根據(jù)太空飛行任務(wù)的長短及日常時間來確定目標(biāo)，并繼而確定運動應(yīng)對方案。

3）年齡效應(yīng)。從文獻研究來看，多數(shù)研究的實驗對象年齡相對較小，但進入微重力或無重力環(huán)境中的航天員年齡相對較大（普遍在40歲以上），同時，許多的運動應(yīng)對方法也來源于運動員群體，以提升競技表現(xiàn)為目的（如HIIT、HIRT以及BFRT等），沿用的標(biāo)準(zhǔn)更多地是依據(jù)運動員或青少年群體而設(shè)計，那么，對于年齡相對較大的在軌航天員來說是否完全參照或?qū)嵤€需要給出新的年齡上的探索和關(guān)注。

4）肌腱韌帶。目前研究更多的關(guān)注于微重力環(huán)境下運動應(yīng)對對人體肌肉的影響，而肌腱韌帶是鏈接人體運動的關(guān)鍵樞紐，單純肌肉力量的防護并不一定帶來身體整體機能的保持，如長期以來的立位耐力問題，還需要肌腱韌帶的力量來保持身體整個環(huán)節(jié)的運動能力。從目前的實驗證據(jù)來看，BFRT可以對肌腱韌帶發(fā)揮較好的保障作用，因此，如何將其更好地融入傳統(tǒng)抗阻或其他形式的運動應(yīng)對方案當(dāng)中，還需要更多的實踐探索。

5 總結(jié)與展望

微重力環(huán)境運動應(yīng)對的基本范疇在傳統(tǒng)抗阻和心肺耐力的基礎(chǔ)上，逐漸形成了包括骨、骨骼肌、心肺功能、身體功能性訓(xùn)練、運動感覺系統(tǒng)及免疫系統(tǒng)的運動鍛煉體系，不同運動應(yīng)對方案的防護效應(yīng)基本呈現(xiàn)積極表現(xiàn)，但缺乏相應(yīng)的長期追蹤研究，更缺乏廣泛的真實微重力環(huán)境下的實驗探索。現(xiàn)有研究顯示，快速伸縮復(fù)合、HIRT、BFRT等可成為微重力環(huán)境下重要的運動應(yīng)對手段，快速伸縮復(fù)合訓(xùn)練對峰值力矩、爆發(fā)力表現(xiàn)出積極意義，HIRT可以實現(xiàn)對肌肉力量的有效防護，并能夠保持有氧耐力的水平，在有限的時間內(nèi)達到更優(yōu)的訓(xùn)練效應(yīng)；BFRT可以發(fā)揮更優(yōu)的輔助作用，不僅能夠提升肌力的訓(xùn)練效果，還能夠?qū)τ醒跄芰Πl(fā)揮一定的保障作用，同時，對肌腱和骨的強化也具有積極影響，可以有效防止長期無負荷狀態(tài)導(dǎo)致的廢用性肌萎縮和肌無力，但BFRT在高低強度（～50%1RM或70%1RM～）的選擇、與其他運動組合模式及加壓幅度（現(xiàn)有研究為50～240 mmgh）的設(shè)定方面還缺乏足夠的實驗依據(jù)。為此，盡快研制并建立微重力下的航天員運動應(yīng)對標(biāo)準(zhǔn)是一項緊迫的任務(wù)。

當(dāng)前，我國已然正式進入了航天新時代，運動應(yīng)對理論與實踐對促進2024年我國空間站戰(zhàn)略任務(wù)的順利實施，縮小與世界航天強國之間的差距，提升中國航天的硬實力有著重要的現(xiàn)實意義。未來，需進一步從“有氧訓(xùn)練的高量還是高強度更有利于微重力環(huán)境中的力量保持或發(fā)展，抗阻＋有氧訓(xùn)練模式的頻次、安排順序或訓(xùn)練方式（跑臺或是功率車）對力量和有氧有何作用差異，飛行任務(wù)長短期的運動應(yīng)對方案區(qū)別有哪些，離心力量訓(xùn)練是否與有氧訓(xùn)練共存，以及因性別、年齡等原因?qū)е碌挠?xùn)練效果異質(zhì)性如何”等問題出發(fā)，對微重力環(huán)境運動應(yīng)對理論與實踐進行全面性回答，從而助力中國航天強國夢的實現(xiàn)。