好讀周報／太空對人體影響有多大？肌肉量2周驟減20%、恐對視力造成永久傷害

文／陳韻涵輯

愈來愈多民間火箭參與太空飛行，加上NASA未來可能派太空人前往更遙遠的火星探勘，短期太空旅行對旅客及長期任務對職業太空人的身體機能影響，逐漸受到廣泛關注。

6月11日發表於科學期刊《自然》的兩篇國際團隊研究，追蹤並分析太空人的生物樣本資料庫，結果發現受試對象的腎臟排泄、肝臟代謝細胞、與太空環境相關的「眼神經綜合症」、體內維生素含量等普遍出現變化，但多數身體狀態的改變在太空人返回地球3個月內都會陸續恢復正常。

另外，NASA持續追蹤並分析數十名職業太空人在太空執行任務期間和返航後的身體狀況，歸納出太空微重力環境對人體的影響。

●肌肉和骨骼／缺乏重力拉伸迅速萎縮

在太空中，四肢缺乏重力持續拉伸，肌肉量和骨質也會迅速減少，尤其是維持脖子、背、小腿和股四頭肌的肌肉。在微重力狀態下，前述肌肉不用像在地球上那樣努力工作，因此會迅速萎縮。

太空人的肌肉量在抵達ISS兩周後，就會驟減20%；在3個月到半年的長期任務中，肌肉量會少30%。太空人的骨骼也不會像在地球上承受巨大負荷，因此會脫鈣、變得脆弱且容易骨折。

科學家在太空中的每個月，都會流失1%至2%的骨質，半年最多減損10%。相較之下，地球上老人的骨質損失率為每年0.5%到1%。太空人返回地球後，最長需要4年才會恢復先前的骨質。

為解決骨骼與肌肉流失的問題，ISS太空人每天要利用阻力裝置進行2.5小時的高強度訓練並服用營養補充劑。

●體重／BMI減少腸道菌叢改變

體重在自由漂浮的微重力環境意義不大，但太空人還是要維持健康均衡飲食。

NASA的凱利孿生兄弟太空人曾做一項實驗，藉此觀察長期太空任務對人體的影響。弟弟史考特‧凱利（Scott Kelly）在ISS長駐340天，而哥哥馬克（Mark Kelly）則留在地球。結果顯示，史考特的身體質量質數（BMI）減少7%，腸道菌叢明顯改變，後者可能與長期暴露於輻射環境、攝取循環水及身體活動變化有關。

●視力／血液積在頭部導致水腫

在地球上，重力會讓血液向下流，心臟如幫浦將血液再送往上送；在太空中，較多的血液積在頭部、眼球後方和視神經周圍，不僅會導致水腫，也會影響視力甚至改變眼球結構。部分太空人返回地球後，眼球狀況會在一年內好轉，但也可能造成永久傷害。

此外，地球有大氣層保護人眼不受宇宙射線和高能太陽粒子的傷害，但太空人穿越大氣層後，就只能靠NASA的各項裝置阻擋輻射。ISS太空人表示，若眼睛不慎被宇宙射線和太陽粒子掃到，會看到閃光。

●神經變化／認知準確度半年才正常

在凱利兄弟的對照實驗中，凱利的認知功能速度和凖確度在他返回地球後約半年內稍微下降，推測可能是大腦要重新適應地球引力，以及回家後要調適生活。

最近一項研究顯示，腦中負責儲存腦脊髓液，為大腦提供營養和處理廢物的右外側腦室和第3腦室的空腔膨脹後，需要3年時間才能縮回正常尺寸。這項研究引起人們對太空人長期出任務，可能改變大腦結構的憂慮。

●皮膚／缺乏刺激回地球易起疹

NASA目前已有5名太空人在軌道上累計停留逾300天，但主要研究仍歸功連續待在ISS近一年的凱利。他從ISS回到地球6天後，皮膚變得更敏感並長疹子。

研究人員推測，凱利出任務期間缺乏皮膚刺激，可能是讓他皮膚不適的原因。

●基因／DNA受干擾男比女敏感

凱利當次任務最大的發現，是太空環境對去氧核糖核酸（DNA）的影響。

人類的染色體末端搭載可防止基因受損的「端粒」，正常情況下，老化會讓端粒縮短，但凱利及其他10名太空人的狀況顯示，太空旅行可能讓端粒變長，但返回地球後便會迅速縮短，部分情況甚至縮得比上太空之前還短。

另外，讀取DNA並在細胞中製造蛋白質的基因表徵變化，也與太空旅行相關，其中一些變化攸關DNA損害、骨骼形成和免疫系統對壓力的反應，所幸前述變化都在凱利返回地球後半年內恢復正常。

今年6月一項新研究比較64名男、女太空人免疫系統及蛋白質基因對太空航行的反應差異，結果發現男性對太空環境的刺激較女性敏感，基因活動所受到的干擾也更多，返回地球後的恢復期也較長。

●任務篇／為取得認證考驗重重波音太空船延期返航

美國太空總署（NASA）與波音公司（Boeing）攜手研發的太空船「星際飛機」（Starliner）因為技術問題數度延後發射，好不容易升空並與國際太空站（ISS）對接，原訂返航日程又因氦氣洩漏等問題，以及NASA希望太空人於7月2日執行太空漫步後再返航而一再推遲。NASA研究顯示，太空人在微重力環境中停留的時間愈長，對身體各項機能的影響也愈顯著。

美國太空人魏勒摩爾（Butch Wilmore）和威廉斯（Suni Williams）6月5日搭乘星際飛機前往ISS，這趟「載人飛行測試」任務是波音2019年以來進行兩次無人試飛後，進一步取得NASA核發常規飛行認證的最後測試，孰料遭遇重重考驗。

星際飛機最初原訂升空前，發現加壓推進器的氦氣洩漏而喊卡，改期後準備發射的6月5日，也出現「可接受範圍」內的氦氣洩漏情況，太空船順利發射、推進火箭脫離之際，氦氣又漏。

星際飛機6月6日抵達ISS準備對接之際，28個操縱推進器有5具故障導致太空船無法靠近；波音緊急修改程式並調整程序，才重啟4具推進器並完成對接。NASA之後宣布，為了讓太空人有更多時間檢查氣體洩漏、推進器故障和閥門開關不正常等問題，預定返航的日期從18日改為22日，之後再延到26日。