在乘员舱大气压力下降或在进行舱外活动处于航天服低压条件下,航天员都可能需要面对低气压带来的挑战。
低压对人体的影响具体包括:
1. 航天减压病:指当环境压力降低时,溶解在机体内的氮气无法从容排出体外,产生过饱和现象,氮气游离出来并形成气泡、栓塞血管而导致的综合症状。
减压病的症状包括:
A. 皮肤型:皮肤出现瘙痒感、冷热感和蚁走感。皮肤型症状最轻。
B. 关节型:主要表现为关节痛,也被称为屈肢痛。关节型占全部症状的60%-70%,为较为常见的症状。
C. 呼吸型:循环系统中存在的大量气体可能会引起心血管及肺功能障碍,也可表现为胸骨下不适,包括压迫感、干燥感、灼热感、咳嗽、刺痛等。此类型并不常见。
D. 中枢神经型:由于脑部血管栓塞及脊髓损害,主要表现为头痛、视觉障碍、神经麻痹、肌肉抽搐,甚至出现减压性休克等。此类型发生率极低,但后果最为严重。
航天员在出舱前进行的吸氧排氮程序(如图一)就是将体内多余的氮气替换为纯氧,防止气泡的产生,这是有效预防航天减压病的主要方法。
2. 肠胃不适:在外界气压下降时,肠胃内含有的气体会发生膨胀,从而引起腹痛,并可能使膈肌(图二)上升而影响呼吸及循环系统。
3. 体液沸腾:当外界压力下降并等同于体液的饱和水蒸气压力时,人体皮下组织就会充满水蒸气并发生气肿现象,这就是体液沸腾。体液沸腾会造成缺氧及循环停滞,在短时间内就会导致人的死亡。图三为前苏联因返回舱失压、体液沸腾而丧生的三名的联盟11号飞船宇航员合影,人们为进一步意识到舱内压力服的重要性付出了惨痛的代价。
曾经有实验表明,狗在19000米高度时(37℃时体液饱和水蒸气压与19000米高度相匹配),意识只能保留9-12秒,如果在1.5分钟内下降到安全高度,仍有较大概率恢复机能,而在超过2分钟后机会没有生还可能。
4. 肺损伤:当出现迅速减压时,由于肺的复杂性,气体不能及时排除体外,加上肺部组织——如细支气管、肺泡结构十分脆弱,这时就有可能产生肺损伤。肺损伤的具体症状包括:肺出血、肺气肿和气胸等(图四为肺泡破裂引起肺出血的示意图)。
为了战胜可能出现的低压和缺氧威胁,中国航天员科研训练中心设置了低压舱以帮助航天员提高在低压环境下的耐受力(图五为准备进行低压舱训练的神舟七号航天员)。
