在太空中失重的原因是什么？

你可能看過這樣的圖片，宇航員們飄浮在航天飛機、國際空間站或“和平”號空間站中。失重的狀態看起來似乎很滑稽，其實非常痛苦。最初，你會感到惡心、頭暈或者失去方向感。你的頭部和鼻竇發脹，腿部皺縮。如果待的時間更長，則會出現肌肉無力、骨骼變脆。如果你正在進行長途太空航行，比如前往火星，這些身體反應帶來的后果將會很嚴重。

假設此刻你正穿著宇航服，躺在航天飛機的駕駛艙里。你已經在椅子上躺了幾個小時，而飛行員和工作人員正在為飛行前的發射做著最后的準備。通常，當你直立站立時，血液就會在重力作用下向下流動，集中在腿部血管。但你平躺時，血液就會流到全身各個部位，由于你抬起了腳，因此血液會順利流向頭部。你可能感覺頭部稍微有些缺氧，就像你晚上睡覺時感覺到的那樣?；鸺l動機點火，你能感覺到加速度。航天飛機升空時的作用力把你重新推入座椅中。當航天飛機的重力加速度增至一般重力的3倍時（某些過山車在運動過程中可短暫達到這種狀態），你就會感覺到沉重的壓力。你的胸口受壓，可能還會出現呼吸困難。大約8分半鐘之后，你就會進入外太空，體驗一種完全不同的感覺：失重。

體驗失重

失重，更準確的說法是微重力。你不可能完全失重，因為地球的重力會把你和其他一切物體吸引在軌上的航天飛機內。實際上，除非你正在快速地水平移動（8千米/秒），否則你就會處于一種自由落體狀態，這和從飛機上跳下時的感覺很像。當你降落時，你不會碰到地面，因為地面會發生彎曲而遠離你。這種情況就像：當你站在體重計上，體重計會測出你的體重，原因是重力對你和體重計都施加了向下的壓力。由于體重計是放在地面上的，它就會向你施加同等的向上的作用力，這種作用力就是你的體重。但是，如果你站在一臺體重計上跳下懸崖，你和體重計都會受到相同的重力而落下。你沒有向體重計施加壓力，體重計也就不能反作用于你。因此，體重計上就會顯示“0”。

體液損耗

由于航天飛機和它里面的所有物體都以相同的速度下降，這些物體就會飄浮不定。如果你長著長發，你的頭發就會飄到你的臉上。如果你想把一杯水倒掉，倒出的水會形成一個大的、球形水滴，這個水滴可以分解成若干個小水滴。如果你把食物和糖果推向嘴的方向，它們就會慢慢地飄到你的嘴里。當你坐在椅子上，你絲毫感覺不到自己是坐著，因為你的身體不會向下壓著椅子。如果你不抓住什么東西，你就會處于飄浮狀態。如果你不靠著一面墻、抓著一個手柄或蹬著一個腳蹬，你就無法變換位置，因為你沒有可以借力的東西。正是出于這種考慮，NASA（美國國家航空和航天局）在航天飛機的機艙里設置了很多約束物、手柄和腳蹬。

在失重狀態下的感覺

大多數人第一次處于失重環境中，都會出現不良反應：惡心、失去方向感、頭疼、無食欲以及消化不良。

同時，在失重環境中待得時間越久，肌肉和骨骼就會越無力。這些感覺是由身體不同的器官產生的變化引起的。讓我們進一步來看看身體在微重力環境中都會產生哪些變化。

◎ 宇航病

你所感覺到的惡心和失去方向感的癥狀，就像當你開車撞到路面上的東西或當你坐著過山車向下落的時候，胃里會翻江倒海一樣，只是這種感覺會持續好幾天。這種病癥被成為“宇航病”或“航天運動病”，是由于大腦從眼睛接收的信息與內耳的前庭器官產生的信息之間發生紊亂造成的。眼睛可以分辨機艙內的上下方向。不過，前庭器官卻是依靠向下的重力作用來分辨運動的上下方向，而在微重力的環境下，前庭器官就無法辨別方向了。因此，眼睛傳遞給大腦的信息是你正在從上向下運動，而大腦卻沒有收到任何來自前庭器官的反饋信息。此時，大腦就會出現紊亂，產生惡心和失去方向感的癥狀，這些癥狀又會導致嘔吐和食欲不振。不過，幾天之后，大腦就會適應這種只依靠視覺信號來辨別方向的狀況，你就會感覺好多了。NASA配發了藥用膠布來幫助宇航員克服惡心的癥狀，直到他們的身體完全適應。

◎ 臉部水腫和鳥狀腿

在失重環境中，你會感到臉部腫脹、鼻竇堵塞，這可能會導致頭疼和航天運動病。當你在地球上彎腰以及用手或頭做倒立時，也會有這種感覺，因為此時血液都涌向了頭部。

在地球上，重力推動血液下行，大量的血會集中在腿部血管。而在微重力環境中，血液會從腿部流向胸部和頭部。這時你就會臉部水腫，鼻竇發脹。血液的流向變化也會使你的腿部皺縮。

當血液流向胸部時，心臟就會變大，每次心跳就會擠壓出更多的血。血液流量增大，腎也就會形成更多的尿液，就像你喝了一大杯水后出現的狀況一樣。隨著血液和體液的增加，腦垂體分泌的抗利尿激素就會減少，這樣你就不會感覺很渴。因此，你的飲水量就比在地球時要少?？傊?，這兩種因素會幫助你去掉胸部和頭部多余的體液，這樣幾天之后，你身體里的水分就會少于在地球上時的水分。盡管你的頭部還是感覺輕微缺氧，鼻竇也仍有輕微堵塞，過幾天后這些癥狀都會有所減輕。當你返回地球后，重力會使這些體液重新從頭部流回腿部，因此當你站起來的時候會感覺暈眩。不過，隨著飲水量的增加，幾天之后，你身體里的體液就會恢復到正常狀態。

◎ 航天貧血癥

腎把多余的體液排出去，同時會減少紅血球生成素（一種通過骨髓分子刺激紅血球產生的激素）的分泌。隨著紅血球的減少，血漿量也相應減少，這樣血球密度（血液中紅血球的比例）就和地球上的一樣。當你返回地球時，紅血球生成素的數量將會增多，紅血球的數量也會相應增多。

◎ 肌肉無力

如何在地球上模擬失重

當你處于失重環境中，你的身體會保持胎勢：身體微彎，手臂和腿保持半蜷曲狀態。處于這種姿勢時，許多肌肉都不會被使用，特別是那些使我們可以站立和保持某種姿勢的肌肉（反重力肌肉）。

隨著你在太空停留時間的增加，你的肌肉也會發生變化。肌肉的重量會減輕，形成鳥狀腿。肌肉纖維也會由慢肌纖維變為快肌纖維。你的身體不再需要慢肌耐力纖維，比如那些站立時用到的纖維。相反，當你要把自己快速推離空間站表面，就需要更多的快肌纖維。你在太空停留的時間越長，肌肉重量減少得就越多。肌肉重量的減輕會使你的身體變得虛弱，當你要從事長時間的太空飛行或重返地球的重力環境時，很多問題就會隨之產生。

◎ 骨質疏松

在地球上，你的骨骼支撐著整個身體的重量。在你的身體中，一些骨骼細胞沉積形成新的礦物質層，而另一些細胞則會以相同的速度消耗這些礦物質層，因此骨骼的大小和重量就會保持平衡。而在失重環境中，你的骨骼無須支撐身體，因此你所有的骨骼，特別是臀部、大腿和腰部的承重骨骼就比在地球上使用的次數要少多了。在這些骨骼中，骨骼細胞沉積形成新骨骼層的速度減慢，而其他骨骼細胞消耗骨骼的速度卻保持不變。這樣一來，只要你還繼續待在失重環境中，你的骨骼大小和重量就會以每月約1%的速度繼續減少。當你重返地球的重力環境時，骨骼重量的變化會導致骨骼無力甚至折斷。目前還不清楚骨骼損耗在什么范圍內可以在重返地球后進行修復，但不可能100%地修復。