無重力環境對人體傷害多大？一對雙胞胎做對照，弟弟變“玻璃人”

我叫鄭永春，在中國科學院國家天文臺工作。今天想跟大家聊聊，從地球出發，人類將去往何處？

鄭永春

行星科學專家

中國科學院國家天文臺研究員

《我在太空的一年》譯者

沒有人比宇航員本人更瞭解人類探索太空所面臨的風險。

我們先從我翻譯的這本書《我在太空的一年》聊起，作者是NASA宇航員斯科特·凱利，在書中，他帶我們探索神秘的世界盡頭，展現了宇航員在太空的生活狀況。

斯科特和他的雙胞胎哥哥、NASA 宇航員馬克·凱利共同參與了雙胞胎實驗計劃，斯科特在太空生活，馬克則留在地球。透過對比他們兩人的身體變化，科學家可以進一步地瞭解太空生活對人體的影響。

宇航員斯科特·凱利和宇航員馬克·凱利

在一次對他們二人的採訪中，當問到他們為什麼想當宇航員的時候，哥哥馬克說，因為他夢想成為登上火星的第一人；弟弟斯科特說，受阿波羅登月計劃的影響，他夢想成為宇航員。

01 從懵懂起步，一位優秀的宇航員是如何煉成的？

看看這對雙胞胎的成長經歷，小時候，他們也像大多數男孩子一樣，淘氣頑皮，身上留下了各種各樣的傷疤。

聊起他們為什麼會把宇航員當作一個職業，他們二人不約而同地回答：宇航員是太空中的冒險家。

所以，要成為一個宇航員，首先要有冒險精神。

斯科特和馬克小時候

從學習上看，小時候兩人的學習成績並不算好，並不是學不好，而是覺得沒有動力。

在這點上，他們身為警察的父母做出了很好的榜樣。母親透過自身努力，從一個家庭婦女變身為當地第一個女警；另外，斯科特曾經看過一本書叫《太空英雄》，裡面寫著一些太空英雄的事蹟，這些都給了他很大鼓舞，從此找到了

學習的動力

。

另外，成為一個優秀的宇航員，與斯科特自身的經歷有很大關係。

軍校畢業後，他成為了戰鬥機的駕駛員，後來又做了潛艇軍人，在非常狹小的空間裡長期生活，這些

職業生涯磨鍊了他的意志，也讓他養成了細緻的工作作風和孤獨環境下長期獨處的能力。

斯科特成為戰鬥機駕駛員

02 學什麼專業才能當宇航員？

阿波羅登月時，哈里森·施密特成為了第一個登上月球的地質學家，獸醫、植物學家也都可以成為宇航員。還有，我們知道香港有一位牙醫用精巧的技術設計了火星的取樣器……

哈里森·施密特正在月球表面取樣

因此，宇航員是從不同的職業中挑選出來的。

最早，很多宇航員都是從空軍的飛行員中選出來的，而現在我們需要越來越多的工程師、科學家、醫生。斯科特告訴大家，如果你想當宇航員，那就要

學一些理工類的技術性專業，比如：數學、科學、物理、化學工程技術等。

同時，他也給出建議，

做你喜歡的事情，這樣你才會做得特別優異。

這就是宇航員的選拔標準。

首先要有專業性的工程技術和優秀的理工科專業背景。

如果有飛行員成為宇航員的先例，先成為一個軍隊飛行員，總之你要在技術專業中做得非常好；

其次，做你最喜歡的，同時也符合需要的事，

因為做自己喜歡的事時會做得更好；

最後，在做好專業的同時，要試著讓自己的能力變得更全面，尤其是當你需要生活在空間站的時候。

比如說，在空間站裡你不僅僅是科學家、航天器操作員，你還要成為電工、水管工、IT人員、醫生、牙醫，你需要把這些角色都做好。

所以你要向“評委”展示能力，讓他們知道你除了專業能力外，還能做好其他事情。

03 無限風光在險峰，如何應對未知的風險和挑戰？

目前，全世界只有三個國家能夠獨立自主地實現載人航天。

雖然日本宇航員、以色列宇航員都進入過太空，但他們沒有能力獨立自主地實現載人航天。

只有美國、俄羅斯、中國三個國家能做到。

其他國家不是不想做，而是真的很難，要實現自主航天載人進入太空不僅需要

各種各樣的優秀人才（工程師、科學家、執行人員、維護人員等）；

還需要有

強大的工業基礎，

全產業鏈的獨立自主能力；還要有

優秀的管理能力

，任何環節都可能會出錯，你必須特別注意細節，加上

地面團隊的支援，

才可能克服所有問題，保證空間探測任務的成功。

我們先從斯科特的職業生涯講起。

1999年的12月29號，“發現號太空梭”附著在一枚宇宙神系列的火箭上面，斯科特等7名宇航員被送上太空，這是他第一次出征太空。

1999年12月19日，發現號航天飛機發射升空

此次，他們7人承擔了非常重要的使命：維修哈勃望遠鏡。

哈勃望遠鏡剛剛送上太空時，人們發現它看到的星空是模糊的，就相當於是個近視眼。這是個很麻煩的事情，後面的太空梭幾次上去維修，給它加上了矯正鏡，使得哈勃望遠鏡可以正常工作，拍攝到很漂亮的星空。

2001年，因為一項任務，斯科特在黑海和俄羅斯人一起訓練，為進入太空做準備。

斯科特在黑海和俄羅斯人一起接受訓練

2007年，斯科特成為了太空梭STS118任務的指揮官。從普通的宇航員成長為太空梭組的指揮長，進入“奮進號太空梭”。當時在太空工作的共有10位宇航員。

斯科特進入“奮進號太空梭”前繫上保護帶

事實上國際空間站的容載能力比較大，最多可容納13～14位宇航員。國際空間站是整個人類在太空中最大的基礎設施，重達400噸，有時候在地球上用肉眼就能看到。

2010年11月到2011年3月，斯科特在太空裡面連續生活了159天。

眾所周知，美國有進入太空的能力，但依然發生過兩次爆炸事故，14名宇航員因此喪生，這說明太空梭技術非常複雜，風險也特別高。

我們希望能夠採用一種飛船的技術，透過降落傘落到地球上，提高它的可靠性。後來美國人的太空梭退役，也經常藉助俄羅斯的飛船“聯盟號飛船”來進入太空。

接下來斯科特准備在國際空間站生活一年（美國曆史上時間最久的一次太空任務）。

發射升空後，飛船很快就會進入地球軌道。地球軌道的高度為四百公里，相當於北京到石家莊的距離。這相當於我們向上開四百公里，就到外太空了。升空後，國際空間站和飛船相對行駛，也就是大家以同樣的速度行駛，保持相對靜止的狀態。

等到肩並肩時，國際空間站上會伸出一個機械臂，把“聯盟號飛船”抓過去，兩者之間進行交匯對接。然後，“聯盟號飛船”上的宇航員進入國際空間站，在那裡有人迎接他。

2015年3月28日，聯盟號飛船發射

國際空間站在太空上面是什麼樣子呢？

我們會看到非常巨大的太陽能電池板，非常複雜的國際空間站的結構。這個結構裡面有很多很多的艙段，也有很多設施。這些艙段都分屬於不同的國家，也有不同的功能。

比方說把日本有獨立的艙段，加拿大承擔了機械臂。俄羅斯有獨立的艙段，美國有獨立的艙段，各個國家都在裡面開展科學實驗，也會派宇航員來上面生活。

看宇航員發回來的照片，可以看到太陽能電池板在陽光的照耀下熠熠生輝，正是這個巨大的反射面積，才使得我們在地球上有時可以看到國際空間站。

國際空間站和它下方的地球

04 除了失重，太空生活還有哪些獨特的體驗？

經常會有人說太空是失重的，我想飄到哪就飄到哪。那麼，在太空工作和生活到底是一種什麼樣的體驗呢？

首先，國際空間站因為運營長達20年了，有些艙段、儀器裝置會壞掉，需要維修。斯科特曾經笑稱：“實際上我們生活在國際空間站，大半時間都是在維修各種各樣的裝置。”

其次，在空間站吃東西的殘渣，包括噴嚏，血液，或者是毛髮，面板皮，頭皮屑等都會留下，而不像在地球上生活可以隨時處理掉。因此宇航員在空間站經常能看到前面的人留下來的血液、鼻涕等，甚至會看到上面長出很多黴斑。因為空間站是一個恆溫恆溼的環境，很適合細菌生存。

另外，還有很多趣事，比如經常有人發現東西（紐扣、螺絲等）不見了，怎麼找都找不到。若干年過去，後面的宇航員發現了這些東西，但是卻不知道該還給誰。

在空間站裡，食品是不愁的，種類也非常豐富。但是非常缺乏新鮮的水果和蔬菜，因為所有的航天運輸都是幾個月到半年才運輸一次。

宇航員在太空裡也會經常進行一些地面的科普。他們會跟地面的學校、博物館、科技館進行連線，做一些物理實驗演示，甚至還會承接商業廣告、發推特、甚至把地球上的黑猩猩的套裝帶到太空裡去了。

黑猩猩出現在太空裡面

我們也會看到空間站裡各種各樣的非常複雜的電線電纜線、儀器裝置等，生活在那的宇航員也會過生日。

有儀式感的生日蛋糕

這是一支百日菊，是一種菊科植物，這是人類在太空裡種出來的第一朵花。斯科特正在和同伴展示在太空生活了300天以及種出來的百日菊。

人類在太空中種出來的第一朵花——百日菊

斯科特曾經說過：“我在太空生活的目的，就是為了探索人類在太空裡面進行長期生存所面臨的一些挑戰，對我們身體的傷害到底有多少，人類是否有能力來適應長期的太空生活？”

他其實是代表人類在出徵，是一隻英勇的“小白鼠”。

在太空裡面，他每天都要進行各種生理指標的採集，包括精神狀態、血壓、心跳、血糖血值等，然後與他生活在地球上的同卵雙胞胎哥哥馬克進行對比，從而分析太空生活對人的健康到底有多大的傷害。

在太空中鍛鍊、測試

斯科特在太空生活時，進行了三次太空行走。

在空間站生活時，我們可以看到他穿的衣服跟我們平時的差不多，一件T恤、一件背心就可以了，但是一旦出倉就沒那麼容易了，必須要穿龐大的艙外航天服。

它至少重幾百斤，相當於一艘小型的飛船，要給你控制溫度、提供氧氣，還要進行溫度調節，甚至還需要有機動的功能，讓你往前走一點，往後退一點等。

厚重的艙外航天服

另外，太空站生活的宇航員每天工作也很滿，幾點到幾點需要幹什麼都提前安排好，一旦發現前面一項工作延誤了，那後面一項工作就要抓緊做，把前面的時間補起來。

當然，他們每週有一天是休假的，相當於六天工作制。另外，每晚也會有幾個小時可以處理私人業務，比如與家人打電話、寫日誌、拍照、發推特等。

05 長期生活在太空上，我們身體會有什麼變化？

在太空生活到底對身體有多大影響？

首先，你的

肌肉會鬆弛

，因為不再需要強壯的肌肉來維持體重了；其次，因為沒有重力活，因此

骨質會受傷

；另外，

免疫系統也會受到影響

，因此需要健身和攝入一些營養品來緩解這些症狀。

事實上，

生理上的變化是非常明顯的。

當你長期的在零重力的條件下生活，再回到地球就會不適應。

因為在太空裡生活的時候，面板沒有任何壓力。就像我們現在坐在椅子上，你的屁股承受著幾十斤，甚至上百斤的重量，這時屁股上的面板會感受到壓力。但是到太空之後，面板是感受不到任何壓力的，長此以往，當你要回到地球時，面板就會非常不適應，可能會出現皮疹、紅腫、發炎等。

在地球上，早上起來之後，我們所有的血液都會到下肢去。但是在太空中，血液都是往上走的，因此你會看到宇航員在太空中時腦袋都圓圓的。另外大量血液充斥在腦部，還會

對視力造成很大損傷。

除了這些問題，

還會給人的精神和心理，造成非常大的壓力。

因為長期無法跟親人近距離交流，可能會影響親子關係；另外，狹小的空間也容易與其它宇航員發生矛盾。這樣的事情也曾經發生過，兩位宇航員發生不愉快，其中一位把艙門插上，冷戰了一個星期。

斯科特在太空裡面生活了340天后回到地球。他乘坐降落傘進入地球大氣層，過了一段時間，他墜落在哈薩克的沙漠裡，有隊伍過去搶救他們，把他從艙內抬出來。

斯科特被抬出來

事實上，此時的斯科特是個玻璃人，非常脆弱，需要非常長時間才能調養過來，重新適應地球生活。

太空裡看到的銀河

國際空間站上面有個穹頂艙，它其實是個非常大的360度全觀景平臺。下面是蔚藍的地球，視覺效果非常壯觀。

這是宇航員們在這兒拍到的銀河場景，我們看到的每個亮點都是跟太陽一樣的恆星，在這些恆星周圍可能就有像地球一樣的行星，也可能會有生命。未來我們人類還會繼續探索，這些星球上是不是有外星人。

（本文根據鄭永春的造就直播課內容整理而成）

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文字整理 | 歡歡

版面 | 田曉娜