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绘制“太空人体图谱” 为什么2030年前登月的关键,藏在我们的细胞里?
Deepfire 发表于 2026-03-26 阅读 4 次

想象一下这样的场景:你是一名航天员,刚刚在月球表面完成了一次长达7小时的出舱行走。返回舱内,你脱下舱外服,打开一台仪器,对准自己的指尖——几秒钟后,屏幕上出现了一组数据:骨密度变化、肌肉蛋白代谢率、心血管负荷指数,甚至是你体内特定基因的表达水平。

这些数据将实时传回地球,由人工智能系统分析,然后为你量身定制一套恢复方案:今天的运动处方、明日的营养配比,甚至精确到微克的药物补充剂量。

这不是科幻小说。这是中国载人航天工程正在布局的未来。

2026年3月25日,中国载人航天工程办公室发布了一份特殊的“征集令”——太空人体研究计划专项指南,面向全社会公开征集研究项目。目标是清晰而宏大的:绘制太空人体图谱,建立宏观与微观结合的太空人体研究数据库,最终助力航天员在长期地外驻留中保持健康。

为什么这很重要?因为我们已经知道:人体是为重力设计的。而太空,恰恰没有重力。

被忽视的真相:人体才是登月的最大障碍

我们常常关注火箭的推力、飞船的隔热层、着陆器的缓冲系统。这些确实是登月的硬条件。但还有一个同样关键的因素,却很少出现在公众视野里——航天员自己的身体。

今年2月,一份由欧洲空间局支持、来自22个成员国300多位科学家的白皮书在《自然-微重力》上发表,发出了一个清晰的警告:人类生物学本身,可能是深空探索中最大的限制因素。

这份白皮书的结论令人警醒。过去半个多世纪的太空医学,大多将骨丢失、肌肉萎缩、辐射损伤等问题孤立地看待——心脏归心脏、骨骼归骨骼。但深空探索完全不同。在长达数月的火星之旅中,这些因素不是独立作用的。微重力、辐射、隔离、昼夜节律紊乱……它们叠加在一起,互相放大,以一种人类从未经历过的方式冲击着身体。

NASA已经将其中多个风险列为“红色风险”——在没有更好解决方案的情况下,这些风险是不可接受的。

而在中国空间站,航天员正在亲身经历这些挑战。神舟二十一号乘组已在轨工作超过4个月,完成了空间碎片防护装置安装、设备检查与维护、多项科学实验等任务。其中一位航天员张陆,累计进行了6次舱外活动,成为中国舱外次数最多的航天员之一。

每一次出舱,都是对身体极限的一次试探。

失重,是一种多么残酷的“礼物”

1961年,尤里·加加林在太空中待了1小时48分钟。那是人类第一次问:我们能活下来吗?

今天,问题早已不是“能否生存”,而是“如何长期生存”。

中国航天员科研训练中心李莹辉研究员团队最近在《科学通报》上发表了一篇回顾文章,系统梳理了半个多世纪的太空人体研究。数据显示,失重带来的生理改变几乎是系统性的:航天员每月流失1%到2%的骨质,尤其是承重骨;肌肉质量同步下降;心血管功能减退;立位耐力下降——回到地球后站不起来,不是意志力的问题,是血管不会收缩了。

2015年至2016年,NASA的“双胞胎研究”首次从分子层面揭示了太空飞行的跨尺度影响。宇航员斯科特·凯利在太空待了340天,返回后,科学家发现他的端粒(染色体末端的保护帽,通常与衰老相关)竟然意外变长了,染色体不稳定性加剧,免疫调节网络被重编程。

好消息是,大部分变化在回到地球后是可逆的。坏消息是,DNA损伤等某些改变持续存在,这给深空探索投下了一道长长的阴影。

那么问题来了:去一趟火星,单程就要6到8个月。往返至少两年。如果340天就能在分子层面留下“痕迹”,两年会怎样?

没有人知道答案。而这,正是中国空间站存在的意义。

天宫里的实验室

2022年中国空间站的建成,让中国拥有了一个独特的太空实验室。

目前,空间站已在轨部署和实施267项科学与应用项目,涵盖空间生命科学与人体研究、微重力物理和空间新技术等领域。在航天医学领域,中国航天员已创造了单人累计突破400天飞行时长、单次出舱9小时6分钟的国际最长纪录。

这不仅仅是数字。每一次在轨驻留,都在为“太空人体图谱”添上一笔数据。

神舟二十一号乘组近期的科学实验,展现了空间站的人体研究能力有多强。他们使用笔记本电脑完成了“信任与协调机制”和“人机信任”测试——这对未来设计航天器界面、确保航天员与自动化系统的高效协作至关重要。他们还利用太空拉曼光谱仪,通过激光照射来分析尿液样本中的代谢成分,这些数据将用于完善在轨健康监测的医学标准。

更令人印象深刻的是脑科学研究。乘组利用脑电图设备,开展了“元认知监测”和“群体脑认知-情绪分析”研究,帮助地面的科学家理解微重力如何改变大脑功能和群体动态。

还有一个颇具中国特色的设备——中医四诊仪。它模拟传统中医的望、闻、问、切,在微重力环境中对航天员进行综合健康评估。这是中医与现代航天医学的独特结合,也是中国方案的一个缩影。

李莹辉团队原创提出的“失重多源动态加载补偿理论”,正是这种“中国方案”的核心。这一理论强调通过感知觉输入、体液分布调节和直接力刺激,实现跨尺度、跨系统的心血管与骨肌互作补偿,重塑机体稳态。翻译成白话:在失重环境中,身体失去了重力的“牵引”,需要用多种方式从不同维度“欺骗”身体,让它以为自己还在重力场中。

这听起来很抽象,但成果是实实在在的:中国曾完成全球最大规模的36人90天头低位卧床实验,全面验证了空间站核心防护措施的有效性。头低位卧床是目前最接近失重效应的地面模拟方法——受试者保持头低脚高6°的姿势长期卧床,精准模拟体液头向转移和骨骼肌肉卸负载。

水熊虫的启示

不过,地面模拟再真实,也无法完全复制太空环境。深空探索还面临一个更大的难题:辐射。

在近地轨道,地球磁场为航天员提供了一层保护。一旦飞向月球或火星,这层保护就消失了。宇宙射线——那些从超新星爆发、黑洞等天体喷发的高能粒子——将毫无遮挡地穿透舱壁、穿透皮肤、穿透细胞,撕裂DNA链。

科学家正在寻找答案,而答案可能来自一些意想不到的地方。

水熊虫。这种比芝麻还小的生物,能忍受宇宙辐射、真空、极寒、极热,几乎可以在任何极端环境中生存。裸鼹鼠,这种丑萌的啮齿动物,具有出色的长寿和抗癌能力,还能耐受高浓度的二氧化碳和低氧环境。

通过研究这些“极端生物”,科学家希望能找到抵御太空环境的关键机制。这听起来像是科幻,但在航天医学的前沿,这正是科学家们正在做的事。

另一种更具想象力的方向是“低代谢生存策略”——让航天员在漫长的星际飞行中进入类似冬眠的休眠状态。这不仅能大幅降低生命维持系统的资源消耗,还能激活体内的抗逆保护与抗炎机制。欧洲空间局支持的白皮书也提到了这一方向,将其称为“torpor”(休眠状态),但同时指出,这涉及深刻的伦理和治理问题——多大风险是可以接受的?谁来做决定?

这些问题暂时还没有答案。但问题被提出来,本身就是一种进步。

从太空到地球:一场双向奔赴

太空人体研究的意义,远不止于让航天员活下来。

国际空间站上培育的类器官、微重力环境下获得的细胞数据,正在为地球上的医学研究提供全新的视角。今年,德国德累斯顿工业大学和马克斯·普朗克分子细胞生物学与遗传学研究所联合启动了一项名为“ILLUMINATE”的研究项目,将小鼠肝脏类器官送入太空,研究微重力和辐射对肝组织的影响。

这不仅是空间生物学的前沿,也可能为肝脏疾病治疗带来突破。

李莹辉团队的研究也指向同样的方向。通过研究太空飞行对人体多系统生理功能的影响,科学家不仅能为航天员制定健康防护策略,还能将这些成果转化到地面上——用于老龄化人群、慢性病患者、偏远地区医疗。

太空和地球,从来不是两个世界。它们是同一个故事的两面:理解人体如何在极端环境中生存,就是理解人体本身的极限与潜能。

最后的边界

回到文章开头的问题:为什么绘制“太空人体图谱”如此重要?

因为登月不是终点。火星才是。而前往火星的路上,没有补给站,没有紧急返回舱,没有地面医生的实时指导。航天员必须在旅途中自己照顾自己。

这意味着,我们必须在此之前,就掌握人体在深空环境中的每一个变化——从骨骼到心脏,从基因到认知,从代谢到情绪。我们必须知道,哪些变化是可逆的,哪些是不可逆的;哪些风险可以承受,哪些必须规避。

中国空间站的太空人体研究计划,正是为此而来。它瞄准的不仅是近地轨道飞行,还有载人登月,乃至更遥远的深空探测。

“建立多层次、多模态、跨尺度的太空人体研究体系”——这听起来很学术。但它的本质很简单:我们要在人类走出地球之前,先彻底了解人体本身。要在人类踏入深空之前,先确保他们能安全返回。

2026年,中国计划实施2次载人飞行任务、1次货运飞船补给任务。来自港澳地区的航天员有望最早于今年执行空间站飞行任务,神舟二十三号的一名航天员将开展一年期驻留试验。与此同时,载人月球探测工程的各项研制建设工作也在稳步推进——长征十号运载火箭、梦舟载人飞船、揽月月面着陆器,都在为2030年前的中国人登月做准备。

在那些火箭和飞船的背后,是一群科学家在研究骨骼细胞如何在失重中凋亡、心脏如何在太空中重塑、大脑如何在孤立中保持清醒。他们不会出现在发射直播的镜头里,但他们的工作,和火箭发动机一样不可或缺。

因为最终,登月也好,去火星也罢——飞船可以造得足够坚固,但搭载它的,永远是人类这副脆弱的、美丽的、历经亿万年进化却从未离开过地球的身体。

了解它,保护它,是深空探索中最温柔的课题。

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