以人為本:749項目解鎖載人航天的核心密碼(中)
中國人體工程學研究院
在人類探索宇宙的宏偉征程中,載人航天始終是技術與勇氣的巔峰結合。而人體工程學以其獨特的視角,提出了一個直擊本質的精彩命題:當人體這一為地球環境量身優化的精密系統,置身于時間、空間、物理場全然異質的太空環境,如何才能安然生存、高效工作并維系身心健康?這一問題不僅精準觸碰了載人航天的核心挑戰,更勾勒出一項宏大而溫暖的系統工程——它不再是讓人類硬扛極端環境,而是以“人”為中心,通過科學設計讓環境主動適應生命需求,在遙遠太空為人類搭建起一座堅實的“生存與發展橋梁”。而這一核心思想,不僅貫穿于航天員進駐空間站的全過程,更在他們返回地球的“再適應”階段,展現出深刻的人文關懷與科學智慧。
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從太空回歸地球——人體在熟悉環境中的“二次重塑”
如果說進駐空間站是人體適應異質環境的“初次重塑”,那么返回地球便是一場更為復雜的“二次重塑”。在空間站的微重力環境中,人體的生理系統、感知模式早已完成了對太空的適應,形成了新的平衡。而當航天員重新踏入熟悉的地球環境,1G重力的驟然回歸、24小時晝夜節律的重新確立、開闊空間的感官沖擊,都意味著人體需要推翻太空環境下的“適應模式”,重新適配地球的物理規則與生存邏輯。這個過程被航天醫學稱為“再適應”,卻遠比初次適應更為艱難——身體需要對抗的不僅是環境的變化,更是自身已經形成的“太空記憶”。而人體工程學的使命,便是為這場艱難的“回歸之旅”鋪路搭橋,用精準的設計與溫柔的干預,幫助航天員平穩度過再適應期,重新擁抱家園。
重力再適應:對抗“沉重”的身體回歸
在空間站待滿半年的航天員,返回地球后首先面臨的挑戰,便是重新適應重力的“重量”。在微重力環境中,人體無需對抗重力,心血管系統、肌肉骨骼系統早已適應了“無負荷”的工作狀態,仿佛徹底“忘記”了地球重力的存在。當1G重力驟然回歸,這些系統會瞬間陷入“不知所措”的混亂,一系列不適癥狀隨之而來,這也是返回地球初期航天員行動困難、需要專人照料的核心原因。
心血管系統的“適應危機”最為直接。在太空,體液向上半身聚集,心血管系統形成了低壓、低阻力的循環模式。而返回地球后,重力會迅速將血液和組織液向下半身牽引,此時心血管系統無法立刻啟動地球環境下的調節機制,無法快速將下肢的血液泵回心臟和大腦,導致腦部供血不足,引發“立位耐力不良”。航天員在站立時會感到頭暈、眼花、眼前發黑,嚴重時甚至可能暈厥。這種癥狀并非身體機能退化,而是系統“適應慣性”帶來的暫時失調,卻給航天員的日常活動帶來了巨大障礙。
肌肉骨骼系統的“無力感”則更為明顯。長期的微重力環境讓承重肌群持續萎縮,肌肉量和力量大幅下降;骨質流失導致骨骼的強度和密度降低,難以快速支撐起身體的重量。返回地球后,航天員會真切感受到身體的“沉重”——原本輕松的站立、行走,此刻變得異常艱難,走路搖搖晃晃,如同剛學步的嬰兒,又似醉酒之人,需要重新學習在重力作用下的平衡與移動技巧。更值得關注的是,太空環境中流失的骨質,其恢復過程緩慢且不完全,即使經過長期康復訓練,也很難完全恢復到飛行前的水平;肌肉力量的恢復則需要數月的系統訓練,才能逐步回歸正常狀態。
從中醫視角來看,人體的中軸與生命中軸在太空環境中發生了微妙的“錯位”。在地球重力場中,人體的脊柱、經絡(尤其是奇經八脈)形成了與重力相契合的能量循環與生理節律,重力成為維系身體機能平衡的隱性力量。而在微重力環境中,這種與重力相關的生理平衡被打破,經絡的氣血運行、臟腑的功能協調都進行了適應性調整。返回地球后,重力的回歸需要生命中軸重新校準,奇經八脈的氣血運行也需重新順應重力方向,這一過程的“氣血調適”,也成為身體再適應的重要組成部分,與現代醫學的生理恢復形成了異曲同工的呼應。
針對重力再適應的多重挑戰,人體工程學構建了一套“循序漸進、多維度干預”的康復體系,核心思路是“溫柔喚醒”身體的重力記憶,而非強迫身體快速適應。
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首先是精細化的循序漸進康復計劃。航天員返回地球后,并不會立刻站立行走——艙門打開后,他們會在醫護人員的協助下,在返回艙內保持半臥位休息,逐步適應重力對身體的牽引;隨后被抬出返回艙,乘坐專用的躺椅或擔架前往康復基地,避免過早站立導致的腦部供血不足。在康復基地,專業的醫療團隊會根據每位航天員的身體數據(如肌肉量、骨密度、心血管功能等),制定個性化的康復方案。初期以低強度的適應性訓練為主,如在水中進行康復鍛煉——水的浮力可以有效減輕身體重量,減少骨骼和肌肉的負擔,同時讓肌肉在無壓力狀態下進行活動,逐步喚醒肌肉力量;隨著身體適應,會逐步增加平衡訓練(如借助平衡儀進行站姿訓練)、力量訓練(如使用輕重量的抗阻設備)、耐力訓練(如慢走、慢跑),循序漸進地重建心血管系統的調節能力和肌肉骨骼的支撐功能。整個康復過程可能持續數周至數月,每一個階段的訓練強度和內容都經過嚴格測算,確保身體在“不受傷、不疲憊”的前提下逐步恢復。
輔助設備的科學運用則為康復過程提供了重要支撐。返回初期,航天員可能會使用拐杖、助行器等設備輔助行走,這些設備通過分散身體重量、提供支撐點,幫助航天員保持平衡,減少肌肉和骨骼的負擔;部分航天員還會佩戴特制的加壓襪,通過對下肢施加適度壓力,促進下肢血液回流,緩解腦部供血不足的癥狀,提升立位耐力。這些輔助設備并非“妥協性設計”,而是人體工程學“環境適應人”思想的延伸——通過外部工具的支撐,降低身體的適應壓力,為生理系統的恢復創造寬松的環境。
營養干預與藥物輔助則從內部為身體恢復提供動力。康復期間,航天員會攝入高鈣、高維生素D、高蛋白的飲食——鈣是骨骼修復的核心原料,維生素D能促進鈣的吸收,蛋白質則是肌肉生長的基礎,通過精準的營養供給,為骨骼和肌肉的修復提供充足能量;同時,醫生會根據航天員的身體狀況,適當使用促進骨形成、抑制骨吸收的藥物,以及改善心血管功能的藥物,為身體恢復提供科學的醫學支持。這種“外部輔助+內部滋養”的組合方式,讓身體的重力再適應過程更平穩、更高效。
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時空與感知再適應:重構熟悉的“世界坐標”
如果說重力再適應是身體層面的“硬挑戰”,那么時空與感知再適應則是心理與認知層面的“軟考驗”。在空間站的異質環境中,航天員的感知系統早已適應了“無上下”的空間概念、快速交替的晝夜節律、密閉狹小的生存空間。返回地球后,熟悉的時空規則重新出現,卻讓長期適應太空環境的感知系統陷入“認知混亂”——大腦需要重新解讀視覺、前庭系統傳遞的信號,重構對世界的認知坐標,這個過程同樣充滿了不適與挑戰。
最典型的便是“漂浮錯覺”。在太空,所有物品都會漂浮,航天員早已習慣了“放手即懸浮”的生活,大腦對“物體運動”的認知已經形成了固定模式。返回地球后,當他們放下手中的杯子、書本等物品時,會下意識地盯著物品,擔心它會像在太空一樣飄走,甚至會不自覺地伸手去“接住”;有些航天員在走路時,會習慣性地抬高腳步,仿佛腳下沒有地面支撐,這種源于太空記憶的行為慣性,需要很長時間才能逐漸消退。
空間感知的紊亂也讓航天員備受困擾。在空間站,“上下”是相對的,航天員可以任意漂浮、翻轉,前庭系統早已適應了這種無固定方向的信號輸入。返回地球后,前庭系統重新接收到重力帶來的穩定信號,大腦卻一時無法適應這種“確定性”,導致部分航天員出現“空間眩暈”——在開闊的廣場、擁擠的人群中,豐富的視覺刺激和穩定的空間參照會讓大腦感到“過載”,產生頭暈、惡心、方向感錯亂等不適;有些航天員會對“地面”產生陌生感,甚至不敢輕易邁開腳步,仿佛擔心會“掉下去”,這種看似荒誕的感受,正是感知系統再適應的真實寫照。
時間節律的重新校準同樣不容忽視。在空間站,航天員依靠人工照明和作息表維持晝夜節律,雖然身體適應了這種人工調節,但與地球自然的晝夜節律仍有差異。返回地球后,自然光照的明暗交替、溫度的晝夜波動重新成為調節生物鐘的主要信號,大腦需要重新校準時間感知,部分航天員會出現睡眠紊亂——白天昏昏欲睡,夜晚難以入睡,這種時間感知的錯位,會進一步影響身體的整體恢復。
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面對這些感知與認知層面的挑戰,人體工程學的應對策略更側重于“心理疏導”與“環境緩沖”,用溫柔的方式幫助大腦重新適應地球的時空規則。
心理支持與預期管理是首要環節。在航天員返回地球前,地面的心理專家會通過視頻通話等方式,向他們詳細講解返回后可能出現的感知錯覺、認知混亂等現象,讓他們了解這些都是正常的再適應反應,并非身體或心理出現了問題,從心理上做好充分準備,減少焦慮和恐慌。返回后,心理專家會持續跟進航天員的心理狀態,通過一對一溝通、團體交流等方式,傾聽他們的感受,解答他們的困惑,幫助他們緩解心理壓力。這種“提前告知+持續疏導”的模式,讓航天員在面對感知混亂時更具底氣,能夠以平和的心態接納身體的變化。
隔離與緩沖期的設置則為感知再適應提供了關鍵的環境支持。航天員返回地球后,并不會立刻回到正常的社會生活中,而是會進入專門的醫學隔離與康復基地,進行為期數周的封閉觀察與調整。這個緩沖期的意義,不僅在于防止太空微生物的傳播,更在于為航天員創造一個“過渡性環境”——基地的環境相對安靜、整潔,空間布局簡潔有序,避免了外界復雜環境的強烈刺激;同時,基地會模擬自然的晝夜節律,通過窗戶引入自然光照,讓航天員的生物鐘逐步適應地球的時間規則。在這個相對“溫和”的環境中,航天員的感知系統可以慢慢調整,逐步適應“物體落地”“固定上下”“開闊空間”等地球特有的感知信號,減少空間眩暈、漂浮錯覺等不適的影響。
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此外,循序漸進的環境暴露也是感知再適應的重要手段。在緩沖期后期,醫護人員會逐步帶領航天員走出封閉的康復區域,從空曠的基地園區到人員較少的公共場所,再到正常的社會環境,逐步增加環境的復雜性和刺激強度,讓大腦有足夠的時間來解讀和適應不同的視覺、空間信號。同時,家人的陪伴也發揮著不可替代的作用——在適當的階段,允許家人進入基地探望、陪伴,熟悉的面孔、溫馨的交流能讓航天員感受到強烈的歸屬感和安全感,這種心理上的慰藉,能有效緩解感知再適應帶來的焦慮,幫助他們更快地融入地球生活。
從重力再適應的身體康復,到時空感知的認知重構,人體工程學始終堅守“讓環境適應人”的核心思想,在返回地球的再適應階段,為航天員提供了全方位、多層次的支持與保障。這場“二次重塑”的過程,雖然充滿了艱難與挑戰,卻因人體工程學的科學設計與人文關懷,變得更加平穩、溫柔。它再次證明,載人航天的終極目標不僅是探索宇宙的未知,更是守護探索者的生命與健康;而人體工程學的價值,便在于在人類與極端環境的對話中,始終將“人”放在中心位置,用技術的溫度消解環境的殘酷,讓每一次太空之旅都能有溫暖的歸途。在未來的載人航天征程中,隨著人體工程學的不斷發展與完善,相信航天員的太空適應與地球回歸之路,將變得更加安全、舒適、高效。
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