57岁、55岁,再上太空,是什么造就了中国航天员不老的健康密码?

作者:章北海

本文转载自:健康界(ID:cnhealthcare)

聂海胜57岁、刘伯明55岁、汤洪波46岁,两位将军、一位大校,这就是此次出征的神舟十二号飞行乘组。

在世界载人航天史上,可能还没有军衔如此之高的飞行乘组。

7岁、55岁,再上太空,是什么造就了中国航天员不老的健康密码?"

6月17日,神舟十二号航天员出征仪式在酒泉卫星发射中心举行。这是航天员聂海胜(中)、刘伯明(右)和汤洪波准备出征。新华社记者 李刚 摄
 

一亿中国人,才可能出一名航天员。1998年选拔出的中国首批航天员共14名,2010年选拔的第二批航天员共7名,2020年选拔的预备航天员共18名——算上这一次,总共只有12名航天员执行过任务。

中国首批14名航天员,8人梦圆太空,5人已卸甲离队,还有一个邓清明,如今已55岁,还在参加各种训练,他是唯一一位没有执行过飞天任务,又仍在现役的首批航天员。

时隔5年,中国航天员再赴太空,这也是中国执行的第7次载人航天飞行任务。

健康界梳理发现,此次飞行乘组的平均年龄53岁,是7次任务飞行乘组中平均年龄最大的,此前6次任务,飞行乘组的平均年龄从来没有超过44岁。

第一次载人航天飞行任务,是历次任务中唯一一次飞行乘组为单人的,杨利伟时年38岁。

57岁的老将聂海胜,由此成为中国执行飞天任务年纪最大的航天员,他曾在采访中提及,人类太空飞行年龄最大的航天员,是77岁的美国人约翰·格伦。

聂海胜依旧是穿着一身深蓝的航天服出征,不同的是飞行荣誉标一栏缀有两颗星,代表着他已飞天两次:2005年的「神六」和2013年的「神十」。

执飞神十时,时年49岁的聂海胜就成为当时中国飞向太空的最年长航天员,这个记录后来被在太空过50岁生日的景海鹏打破,但这一次,聂海胜又创造了新的记录。

「他还能飞吗?」人们曾对聂海胜有疑问。这已是聂海胜第二次成为中国飞向太空的最年长航天员。

「国外五六十岁的航天员多着呢!」聂海胜曾于2013年答道,他自1998年被选拔为航天员以来,各项体能训练和特殊环境耐力训练从未间断。

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1998年1月5日,第一批航天员在航天医学工程研究所举行宣誓仪式。

秋千、球类、蹦床、跳伞、滑冰、游泳、长跑、骑车、爬山等都是航天员的日常训练项目。通过这些训练,可提高神经系统的灵活性,以及前庭器官平衡机能的稳定性,提高心血管系统,特别是心肌力量和舒缩机能,使人体在超重作用下能迅速调整血液的分配,返回地面后能迅速再适应。

由此,当聂海胜的同龄人经历着正常的生理衰退时,他的航天生理功能始终保持在优良等级,骨骼代谢变化不大,出色的心肺和心血管功能更是让普通人无法相比。

凭借着这样的条件,当他的同龄人在进入退休倒数时,他还战斗在前,带领其他两名同志,向中国航天员的在轨纪录发起挑战,要一举从现有的30天提高到90天以上。

那些翱翔太空的中年人

太空之旅殊不易,这是46岁的汤洪波首次执行载人飞行任务。健康界梳理发现,中国航天员首次执行载人飞行任务的平均年龄为40岁,此前,仅有47岁的张晓光,比杨洪波的首次执行任务年龄大。

放眼世界载人航天史,人们对航天员年纪的认识也有一个逐渐深化的过程。拓荒时代,航天员的年纪一度整体偏年轻,第一个进入太空的地球人、第一个看到地球全貌的前苏联航天员尤里·加加林,当时只有27岁。

而第一位进入太空的美国航天员艾伦·谢泼德,当时是37岁。而当他10年后再次飞向太空时,他已经因为年龄,背负了沉重的舆论压力。1971年,当阿波罗 14 号登陆月球时,他成了当时世界上飞向太空的最年长航天员。

为实现他在月球上行走的梦想,时年 47 岁的谢泼德不得不抵御对他年龄的批评,并克服困扰他职业生涯的健康状况。在当时,官员们不确定,衰老过程可能会对任务期间的表现产生什么影响。

「我们被各种各样的抨击。首先,自 1961 年以来我没有飞过任何东西,现在是 10 年之后,而这两个和我在一起的人以前根本没有飞过,所以他们叫我们三个「菜鸟」。」谢泼德曾对BBC回忆与他年龄有关的问题,「我们不得不忍受这一点。然后每个人都说:那个老人不应该在月球上。」

可这样的「衰老唱衰论」并不久矣。随着航天事业的发展和相关科学研究的深入,在选拔飞行乘组时,航天员的年纪越来越被放到次要的因素考虑,标志性事件是出现人类历史上年龄最大的航天员——美国人约翰·格伦于1998年进入太空时,已经77岁高龄。

这也跟航天员的选拔条件有关。据军事专家科罗廖夫分析,世界上的航天员,大多是从空军歼击机飞行员千里挑一选拔出来的,具有高度的飞行经验和工科技术水平。如美国选拔职业航天员的标准,首先是必须要有本科学位,专业是工程、物理和数学三大类,学位越高越好,还得至少有1000小时喷气战斗机的飞行经验,如果是试飞员则更理想。

一般飞行员飞满1000小时的时候,年龄普遍在30岁以上,再经过数年的航天员培训,所以美国首批航天员进入太空的年龄都在40岁左右。

中国选拔航天员的条件是,身高160到172厘米,体重55到70公斤,年龄25到35周岁,现役歼击机、强击机飞行员,累计飞行600小时以上。如果按照每年150小时飞行时间,再加上航校学习时间,达到这个要求的大多数是30岁左右的飞行员。

他们是真正的万里挑一。据报道,1995年中国招收第一批航天员,符合基本条件的有1506人,首轮详细调查筛掉近一半,剩下886人进入初选,然后对他们的家人进行常规体检并接受家族病史调查,又淘汰了90%,初选确定97人合格。在经过专家仔细评定,只剩下60人送到北京空军总医院,接受100多项临床医学检查,最终确定了首批14名航天员入选名单。

「载人航天是中年人的事业。」科罗廖夫撰文称,他认为,一般来说成年人到40岁的时候,他的身体生理、知识储备、性格情商、心理稳定性、人生阅历、团队精神等等都能达到人生的巅峰状态,他们有较高的社会地位、体面的收入、有家庭,在心理健康和专业素质上都达到了最成熟的程度,也是最适合航天员进入太空的年龄。

50岁为何像35岁?

神舟十二号发射成功那一刻,太空舱内,聂海胜打开航天面罩,对着镜头憨笑了一下,比了个「耶」的手势。

而在聂海胜的家乡湖北枣阳杨垱镇的一座影剧院,通过新京报记者拍摄的现场视频可以看到,随着发射成功的消息传来,礼堂里近两百人站起,高举双手,挥舞着手里的小国旗。

坐在第一排中间的聂海胜三姐妹,扭头看看周边人的动作,才缓慢地也跟着站起庆祝。

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6月17日,聂海胜家乡的人民庆祝神舟十二号发射成功。(前排左一为聂海胜的四姐聂爱云,左二为妹妹聂海凤,左三为三姐聂道枝。) 新京报记者 周思雅 摄

发射成功只是任务胜利的第一步,超重、震动、噪声、失重、旋转冲击等多种环境,都是航天员在接下来的载人飞行中要经历的,只有健康的体魄和足够的体能储备,才能耐受和适应这些环境因素,完成艰巨的操控任务。

有着「航天员女教头」之称的中国载人航天工程航天员系统总设计师黄伟芬,在接受中青报采访时说,在选拔时,他们加大了对临床潜在问题的排查,增加了高空减压病易感性的检查。

此次神舟十二号任务,计划执行两次连续的出舱任务,一次作业可能6个小时左右,间隔时间也很短。黄伟芬特别强调,出舱活动对航天员的上肢力量也有了更高的要求。

「人被包裹在加压后的训练服里,没有着力点,每一次‘举手投足’都非常吃力。」在出征前的记者见面会上,刘伯明这么描述他在模拟失重出舱活动训练时的感受。尽管经历过神舟七号时的训练,刘伯明仍然感到有一些吃力,因为这一次的训练在时长、难度和工作量上都增加了数倍,「每次训练完,困得吃不下饭,只想睡觉。」

航天员的训练可以说是残酷的,这样「拼命」的生活,航天员要坚持十几年,甚至几十年。

刘伯明父亲刘志生曾在北京航天城看过儿子训练,在卧床训练中,连续几天24小时头朝下仰卧在-6度的床上。有一项训练是在高速运转的离心机中进行,当刘旺的母亲从显示屏上看到,儿子的脸部肌肉被甩得严重变形时,老人家实在受不了了,老人一边流泪一边不停地摆手说:「不看了,不看了!真的看不下去了。」

训练不仅会挑战人体的极限,也是重复和枯燥的。聂海胜回忆过,所有的训练内容,他们都反复做过多次,没有一点新鲜感,「时间一长,我不禁有些烦躁。但是,利伟执行任务返回后,跟我讲的一个细节,让我加深了对训练的认识。」

杨利伟说,他刚刚进入轨道的时候,感到是头朝下、脚朝上,整个人是倒立着。

这是失重状态下人的一种错觉,杨利伟适应太空的能力确实很强,很快就把这种错觉纠正了。「如果这种错觉总不能纠正过来,一些操作就要发生混乱。看来,训练是必要的,也是没有止境的。」战友的这段经历,让聂海胜由此感悟。

对于刘伯明和聂海胜来说,曾执行过任务,并不意味着有比其他战友更大的优势,每次新任务的选拔,他们都得重新归零,和战友站在同一起跑线上比拼。这对中国首批航天员聂海胜来说尤其如此,他面临的竞争,不但来自同批战友,还有比他年纪更小的第二批航天员。神舟十号时,时年49岁的聂海胜,与47岁的张晓光、33岁的王亚平共同组成乘组,王亚平就是第二批航天员。

「尽管聂海胜在神九任务中落选,但任务以来,他对自己要求依然很严,基本没出去应酬过。这两年多,家里的亲戚和家乡的父母官可能都因此「得罪」不少。」聂海胜妻子聂捷琳,曾在2015年这么描述丈夫「对身体一直在意」。

「因为任务,他要减重。」聂捷琳回忆,神九时,时年48岁的聂海胜没选上,他就带着妻子去爬山,每周六都去,每次都是五点多起床,六点多登山,一直爬到中午。

「虽然有时我也吃不消,但也能理解他的心情。」聂捷琳说,她也是一名军人,在北京航天医学工程研究所从事微生物研究。

34岁接受航天员选拔时,聂海胜的体重曾稍稍有点超标。那时候,如何帮他「减重」,成为整个家庭关注的课题。

航天员在训练中身体消耗很大,不吃东西不行,吃不好也不行。如何减重?只有加大运动量。

于是,在航天城,时不时就能看到聂海胜全家在公路上跑步。

平时聂海胜住在航天员公寓,离家属楼500米,双休日才能回一趟家。回家的那两天,一到晚饭后,聂捷琳就动员女儿女儿聂天翔陪父亲去广场转圈散步,不转上两小时不回来。

饮食上,那两天她就瞄着豆制品往家买,最多是买点牛肉,高脂肪的食品坚决不买。以至于女儿常常抱怨:「爸爸一回家我就没好吃的了。」

在全家的努力下,聂海胜把体重减了5公斤,并一直保持着67公斤的标准。

为了不得「航天运动病」

从1961年加加林第一次乘坐飞船进入太空以来,截至2019年4月,人类已有超过560人具有太空飞行的经历。

人类的心脏、骨骼和肌肉,是为了适应地球环境而生的。而航天飞行中的长期失重和辐射环境,对人体的心血管等功能的影响累积效应显著增加,影响任务的执行,甚至危害生命健康。

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由于不再需要克服重力将血液送入大脑,航天员的心血管系统并不需要像在地球上那么卖力地工作。心脏也不需要像地球上那么强劲有力地跳动,「心脏的形状也变小了。」美国国家太空生物医学研究所首席科学家格雷厄姆·斯科特说,航天员在国际太空站受到的辐射量是地球上的20倍,如果前往火星,辐射量可能是地球的几百倍,因此,有人担心,辐射会导致冠心病发作或恶化。

在地球上,重力作用于人体产生沿人体纵轴的压力,使骨骼肌肉存在机械力的作用。然而在航天飞行和模拟微重力条件下,人体纵向的压力变得很小甚至消失。因此,会出现骨骼的骨质流失,肌肉萎缩的状况。北京航天总医院的邢堃、康程曾撰文介绍,重力变化是航天员航天飞行中骨质疏松、飞行后立位耐力不良发生的直接原因,也是航天员心血管失调的主要致病因素。

在太空中,航天员长期不再需要站立、行走或举起重物,肌肉和骨架「闲置」,肌肉会逐渐萎缩,钙、磷、镁等微量元素也会因骨质对其需求减少而从尿液中流失。因此,航天员重新回到地球,就极其容易发生骨折,这些症状都可归入「航天运动病」。

据中国新闻周刊报道,前苏联对执行「上升」计划的5名航天员和执行「联盟」计划的22名航天员的统计,患航天运动病的分别占40%和40.9%。美国在执行阿波罗登月计划时,15名第一次飞行的航天员中患航天运动病的占40%。

对抗航天运动病症,最有效的办法是加强体育锻炼,以减轻低重力对骨骼和肌肉的负面影响。

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运动类型的演变:从地球到太空配置的跑步、划船和骑自行车。宇航员 Jerry Linenger在 STS-64(1994)期间跑步,宇航员 Robert Cabana 在 STS-53(1992)上划船,宇航员Catherine Coleman 在 STS-73(1995)上骑自行车。

斯科特说,国际太空站上设有特殊锻炼器材,航天员用弹性束带把自己的腰部和胸部固定在跑步机、自行车上,只有腿可以动,不然,跑着跑着,人会飘起来。据报道,美国航天员斯科特·凯利2015年至2016年在太空待了创纪录的340天,他在跑步机上跑了1000多公里,锻炼时间超过700小时,这让他虽然将近一年没用双腿走路了,但重返地球时身材依然很棒。

值得一提的是,供此次航天员饮食、休息、锻炼的活动场所——天和核心舱内配备有太空跑台、太空自行车。

中国航天员科研训练中心的赵东明、王永生曾撰文介绍过国际空间站俄罗斯舱段航天员健康维护系统。根据俄罗斯预防系统,航天员在空间站中,体能训练每天进行2次,共计2.5小时。

4天为1个小周期,包括3天的负荷训练日和1天的主动休息日。1个周期内在跑步机上每天的运动负荷程度为3000到4500米,负荷能量每日为380到580卡路里。

太空飞行中体能训练重要的特点是,训练强度大、具有间隔性和明确的方向性,坚持进行轴向静态练习(训练负荷服)、动态练习(走步、跑步、跳跃、力量训练)及惯性冲击练习。

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1个小周期的第一天训练,包括走步和速度为时速为5到6公里的慢跑,与此同时间隔进行时速为12到14公里的快跑,时间为1分钟。在第一天训练时,心率平均为140~160次/分钟,高峰时达到180次/分钟以上。

第二天训练主要是为保持力量耐力。这一天,50%以上的训练是在跑步机传送带被动运动状态下完成,也就是利用航天员腿部力量来移动传送带。

第三天的运动结构基础是速度为时速13公里的跑步,间隔时间相对较长(4~6分钟),这有利于组织内耗氧指标的稳定,并有利于增加供血量(乏氧状态)。

第四天,航天员进行选择性训练或完全休息。

中国航天技术的发展,也为越来越完善的太空运动方案创造了条件。2008年发射的神舟七号,舱内活动空间仅7立方米;2011年发射的天宫一号,提供给航天员的舱内活动空间为15立方米,可以满足3名航天员同时在轨工作和生活的需要,相比以前有了较大提升,但是依然比较局促。

而目前中国开始建造的空间站,设计师们为航天员预留了相对充裕的生活环境,舱内活动空间提升到了整站110立方米。

从「筒子间」搬进了「大平层」,有了更多的运动方案,意味着中国航天员的健康和职业生涯有了更坚实的保障,接下来他们该想着,是回到地球之后,怎么重新适应地球,以及准备下一次任务

美国航天员斯科特·凯利在太空中呆了340天后,重返地球时发现长高了5厘米,这是因为太空失重状态导致脊柱拉长。

但这只是暂时的现象,航天员回到地球之后,身高会慢慢恢复「正常」的数值。但重新适应重力的过程中,可能会出现身体平衡问题,「站立、走路或开车等简单的动作也做不好」,斯科特说。

斯科特·凯利2010年至2011年曾在太空待了159天,而在2016年340天的太空之旅结束后,落地时他感觉比上次好多了。

不过,胜利感是短暂的。这次,他的肌肉和关节疼痛更为明显,皮肤接触物体表面有「灼烧感」,坐、立、睡都感觉不舒服。

「适应太空比适应地球容易。」斯科特·凯利说,航天员在返回地球后,习惯性地以为物体会失重飞行,东西经常掉在地上。他倒是没有摔过什么,但他把东西扔向桌子会失去准头——本来就不咋样的投篮技术,从太空回来后,变得更糟糕了。

参考资料:
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宋尧、刘新丽:《未来商业航天计划框架内非职业航天员的体能训练特点 》 .载人航天信息. 2019年第5期P14-20
彭丹妮:《建空间站!刚刚,三名中国航天员奔赴太空》 .中国新闻周刊.2021年6月17日
单朴、邓宇橙、崔慧莹:《50岁的将军景海鹏为何能成为中国第一位三进太空的航天员?》.每日人物.2016年10月16日
科罗廖夫:《神舟十二号三名航天员,都是60和70后,为何不用80和90后年轻人?》.科罗廖夫 .2021年6月17日
邱晨辉:《航天员系统总师释疑:飞天再出征,为啥是他们仨?》.中国青年报客户端2021年06月16日
《航天员返回地球身体神奇变化:你能Hold得住吗?》.南方都市报.2016年3月6日
邢堃 康程:《太空中的人体挑战》.知识就是力量.2021年4月16日
王宪章:《长期航天飞行时航天员心血管系统机能状态》.载人航天信息.2004年 第3期
许欣、王宪章:《长期航天飞行中航天员心血管机能状态的分析与评价》.载人航天信息.2004年 第4期
李广标、王爱华:《美国航天员体质训练》. 载人航天信息.1999年 第5期
江一帆、乔兵、赵颖:《航天员低重力运动模拟训练方法与研究综述》.载人航天. 2018年 第2期
赵东明、王永生:《“国际空间站”航天员健康维护系统的发展》.国际太空.2015年 第6期

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