航空和航天中加速度力对人体影响

出处：按学科分类—医药、卫生 中山大学出版社《临床人体解剖生理学》第804页（2245字）

飞机或宇宙飞船在飞行的过程中，由于运动方向和速度的快速改变，通常有几种类型的加速度力影响人体。例如：在飞行开始时有单纯线性加速度的影响，在飞行结束时有减速度的影响，而飞行器每次转弯时则有离心加速度的影响。

(一)离心加速度(正加速度，+G)对人体的影响

受离心加速度影响最大的系统当算循环系统。因为血液是流动的，故可受离心力的作用发生转移。当飞行员受正加速度影响时，血液被转移至身体最低部位。如果离心加速度力是+5G，且人体处于静止直立位置，其脚部静脉的静水压则是正常的5倍，约为450mmHg。即使取坐位时，静水压也近300mmHg。随着身体下部血管压力的增加，血管被动扩张，来自身体上部的大部分血液被转移到下部血管。转移到身体下部的血液越多，回心血量越少，则心输出量越少。

当正加速度大于4～6G时，视觉可在几秒内出现黑视(b1ackout of vision)，紧接着发生意识丧失。如正加速度继续增大，则可引起死亡。

极高强度的正加速度作用于人体的时间即使不到1秒钟便可引起脊椎骨折。正常人坐位所能承受的不会引起脊椎骨折的正加速度约为20G。

(二)负加速度(－G)对人体的影响

负加速度对人体的影响正好与正加速度相反，可引起血液从下身向上身和头部的转移。当飞行员遭受－4G～－5G的负加速度影响时，不会引起对机体持久的损伤，但可出现明显的头部充血。由于脑水肿，有时可出现持续的15～20min的智力障碍。

有时负加速度非常大，血液被移至头部，使脑部血压达300～400mmHg，可引起头部表面和脑内的小血管破裂。但是，颅内血管破裂的可能性往往比预料的少。因为在血液被离心到头部的同时，脑脊液也被离心到头部，后者在脑组织外起缓冲垫作用，从而防止脑内血管破裂。

眼睛没有颅骨的保护，在强负加速度的作用下可出现明显的充血而出现红视(redout)。有时可因红视而暂时失明。

(三)线加速度对人体的影响

与飞机不同的是宇宙飞船不能进行快速的转弯，因此对后者来说离心加速度并不那么重要，除非它发生异常的旋转。但是飞船发射时的加速度和着陆时的减速度是巨大的。两者同属线加速度，但前者为正加速度，后者为负加速度。

(四)太空失重

人在轨道卫星和无推进太空船中航行时将经历失重。失重状态下，宇航员漂浮在太空舱中而不能靠近其四壁。

失重的生理学问题并非太严重，多数发生的问题与失重的三种效应有关：①太空旅行头几天出现的运动病；②由于重力不存在，静水压消失而出现的体内液体的转移；③由于无需肌肉收缩对抗重力的作用，体力活动减少。

太空旅行的头两天至头五天，几乎有50%的宇航员经历过运动病，其症状为恶心、呕吐，可能与不熟悉的运动信号到达脑的平衡中枢，而缺乏重力信号有关。

长期停留在太空对人体的影响包括：①血量减少；②红细胞数减少；③肌肉力量和工作能力下降：④最大心输出量下降；⑤骨骼中钙、磷丢失和骨质丢失，与久病卧床的患者情况类似。为此，在长期太空实验室飞行期间，对宇航员强化运动项目或穿着太空服等，可大大减少上述影响(但骨质丧失仍不能排除)。

宇航员进入太空环境后，几天到数周内，失重影响通常达到最大，并且以后不会再发展。但是，骨质的丧失可持续数月，因为刺激骨的沉积通常需要持续对重力产生应激反应。

太空(the firmament)对人类而言既神秘又陌生。而扣人心弦的“太空行走”，顾名思义，它是指宇航员离开乘员舱，在茫茫太空中进行活动。由于太空环境十分恶劣，不仅没有气压，也没有氧气，有的只是大量的宇宙辐射，向太阳处温度可高达120℃，背阳处则低于零下100℃，真是“冰火两重天”。毫无疑问“太空行走”其实是风险很大的一项航天活动。为了克服这些困难，宇航员必须配备好生命保障系统。起初，这个系统类似“脐带”的形式与乘员舱连接。“太空行走”的宇航员所需的氧气、压力、电源和通信等等，都是通过“脐带”由“母”航天器提供。由于“脐带”不能过长，所以宇航员只能在“母”航天器附近活动，如果走得过远导致“脐带”扭转，就会像婴儿那样“窒息”死亡。随着科技的进步，便携式生命保障系统也不断地得到完善，它像背包一样被放在航天服背后。宇航员终于可以摆脱“脐带”的束缚，能够到离“母”航天器100m的空间活动，而可独自远行了。可以预见的是，随着“太空行走”的便携式生命保障系统技术不断完善，宇航员的“太空行走”将会更加“闲庭信步”的盛况终将到来。