呼吸器

宇航员的身体素质到底有多高

发布时间:2024/6/3 12:33:52   
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从另一种维度来说说宇航员(必备)的身体素质——通常提到宇航员太空生活时,都会看到这样的场景,宇航员们身绑蹦极带,在空间站的跑步机上锻炼身体:这并不是一种作秀,也不光光只为日常的锻炼身体。这种训练相当有必要。不锻炼的话,宇航员可能失去运动能力,甚至完全无法完成一些工作。因为在太空环境里,失重/微重力会抑制人体内氧气的输送,包括摄氧量、心输出量、血红蛋白浓度和饱和度在内的指标都有明显下降。这些指标大多体现出心脏和血管向肌肉中线粒体输送氧气的效率高低——输氧能力降低后,运动能力随之也变得非常低。太空长期生活的宇航员运动能力会比在地面时降低30-50%,对应的身体素质也会变差。身体数据方面,最大摄氧量(vo2max)代表了有氧能力的高低,它也能衡量心肺健康程度。用运动举例,越是有氧能力要求高的项目,选手的最大摄氧量就越高。比如马拉松、骑行、铁人三项、长距离滑雪等等,这些职业选手的最大摄氧量都是相当恐怖的(其实宇航员的最大摄氧量也都很高)。宇航员回到地面后,他们检测出的最大摄氧量都出现大幅下跌。基本需要差不多90天/三个月左右时间才会恢复到正常的97%水准。更为直接的血氧浓度,与地面时的差距就更明显了。所以,NASA就为太空中的每个宇航员设计了有氧和耐力训练,一周7天时间,4-6天都有训练任务,确保身体维持住有氧能力,即能完成工作的能力。这也是为什么在环境如此逼仄、运送物资如此昂贵且空间如此宝贵的空间站,都设立了单车、跑步机。这样按照训练计划宇航员定期做中等和高强度的有氧训练,他们的有氧能力即便依然在下降,起码稍微能减缓下降的幅度。更直接一点来讲,NASA认为最大摄氧量(vo2max)可直接等同于某人可承受多少体能消耗,而太空中的有氧能力即相当于(能实现的)运动强度的高低。起初各国的“初代”宇航员基本都由军方的飞行员担任,万里挑一,整体身体素质称得上完美。逐渐的,后面也陆陆续续会有更多任务专家和载荷专家上天,所以现在很多宇航员的另一重身份是科学家、老师、科研人员。——听起来未必以「身体素质」见长,但就算只呆很短时间,上天前也得需要经过长时间的身体训练,特别是大量的有氧能力训练,让自己身体达到一个较高水准,上天后才能经受住这种运动能力的“打折”。否则,一个原本有氧能力就很差的人,他/她的身体未必能在这种降低后依然有能力在空间站里工作。回答里提到最大摄氧量(vo2max)/血氧浓度的概念——最大摄氧量(vo2max)指人体在运动中每分钟能摄入氧气的最大体积,单位为mL/(kg·min)。这个数据代表了人体在剧烈运动中,每分钟能摄入的最大氧气量。我们知道,耐力运动是依赖氧气的,相同条件下,人体能摄入和使用的氧气越多,就能燃烧更多的糖或脂肪,为运动提供更多的动力。普通人的最大摄氧量在40-50左右比较常见。经过较多耐力训练的人,最大摄氧量会更高,耐力运动员在60或70以上。而宇航员,尤其是非科研人员的驾驶操作人员,他们的最大摄氧量也往往超过50,甚至达到职业运动员的水准。此前最大摄氧量的测量只能通过实验室很复杂的装置进行。包括空间站的测量也沿用了这套测量方式(下图):但如今如果你有大量的跑步数据(长距离慢跑是非常好的有氧运动方式),如跑步速度、心率和心率变化数据等,也能根据算法得到你的最大摄氧量。最大摄氧量的变化除了能获知你当前的运动水平外,也能看出当下的训练状态。而另一个数据,血氧浓度也很直观,因为血液中的氧气依靠血红蛋白运输,血氧的监测可以判断自身携带以及输送氧气的能力,尤其在高海拔环境下,数据可以反映身体对于稀薄空气的适应程度。日常方面,血氧浓度另一个非常有价值的应用场景则在睡眠中,睡眠质量甚至于睡眠中出现的呼吸障碍(打呼噜),都能通过血氧数据分析出。一般情况下我们的血氧浓度不会低于94%,如果低于此数值则表明供氧不足。宇航员在太空中显然不会达到这个数据。而日常生活中,长期的轻度缺氧可能引发困倦、注意力分散、记忆力降低等症状。

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