在太空中失重的原因是什么？

你可能看过这样的图片，宇航员们飘浮在航天飞机、国际空间站或“和平”号空间站中。失重的状态看起来似乎很滑稽，其实非常痛苦。最初，你会感到恶心、头晕或者失去方向感。你的头部和鼻窦发胀，腿部皱缩。如果待的时间更长，则会出现肌肉无力、骨骼变脆。如果你正在进行长途太空航行，比如前往火星，这些身体反应带来的后果将会很严重。

假设此刻你正穿着宇航服，躺在航天飞机的驾驶舱里。你已经在椅子上躺了几个小时，而飞行员和工作人员正在为飞行前的发射做着最后的准备。通常，当你直立站立时，血液就会在重力作用下向下流动，集中在腿部血管。但你平躺时，血液就会流到全身各个部位，由于你抬起了脚，因此血液会顺利流向头部。你可能感觉头部稍微有些缺氧，就像你晚上睡觉时感觉到的那样。火箭发动机点火，你能感觉到加速度。航天飞机升空时的作用力把你重新推入座椅中。当航天飞机的重力加速度增至一般重力的3倍时（某些过山车在运动过程中可短暂达到这种状态），你就会感觉到沉重的压力。你的胸口受压，可能还会出现呼吸困难。大约8分半钟之后，你就会进入外太空，体验一种完全不同的感觉：失重。

体验失重

失重，更准确的说法是微重力。你不可能完全失重，因为地球的重力会把你和其他一切物体吸引在轨上的航天飞机内。实际上，除非你正在快速地水平移动（8千米/秒），否则你就会处于一种自由落体状态，这和从飞机上跳下时的感觉很像。当你降落时，你不会碰到地面，因为地面会发生弯曲而远离你。这种情况就像：当你站在体重计上，体重计会测出你的体重，原因是重力对你和体重计都施加了向下的压力。由于体重计是放在地面上的，它就会向你施加同等的向上的作用力，这种作用力就是你的体重。但是，如果你站在一台体重计上跳下悬崖，你和体重计都会受到相同的重力而落下。你没有向体重计施加压力，体重计也就不能反作用于你。因此，体重计上就会显示“0”。

体液损耗

由于航天飞机和它里面的所有物体都以相同的速度下降，这些物体就会飘浮不定。如果你长着长发，你的头发就会飘到你的脸上。如果你想把一杯水倒掉，倒出的水会形成一个大的、球形水滴，这个水滴可以分解成若干个小水滴。如果你把食物和糖果推向嘴的方向，它们就会慢慢地飘到你的嘴里。当你坐在椅子上，你丝毫感觉不到自己是坐着，因为你的身体不会向下压着椅子。如果你不抓住什么东西，你就会处于飘浮状态。如果你不靠着一面墙、抓着一个手柄或蹬着一个脚蹬，你就无法变换位置，因为你没有可以借力的东西。正是出于这种考虑，NASA（美国国家航空和航天局）在航天飞机的机舱里设置了很多约束物、手柄和脚蹬。

在失重状态下的感觉

大多数人第一次处于失重环境中，都会出现不良反应：恶心、失去方向感、头疼、无食欲以及消化不良。

同时，在失重环境中待得时间越久，肌肉和骨骼就会越无力。这些感觉是由身体不同的器官产生的变化引起的。让我们进一步来看看身体在微重力环境中都会产生哪些变化。

◎ 宇航病

你所感觉到的恶心和失去方向感的症状，就像当你开车撞到路面上的东西或当你坐着过山车向下落的时候，胃里会翻江倒海一样，只是这种感觉会持续好几天。这种病症被成为“宇航病”或“航天运动病”，是由于大脑从眼睛接收的信息与内耳的前庭器官产生的信息之间发生紊乱造成的。眼睛可以分辨机舱内的上下方向。不过，前庭器官却是依靠向下的重力作用来分辨运动的上下方向，而在微重力的环境下，前庭器官就无法辨别方向了。因此，眼睛传递给大脑的信息是你正在从上向下运动，而大脑却没有收到任何来自前庭器官的反馈信息。此时，大脑就会出现紊乱，产生恶心和失去方向感的症状，这些症状又会导致呕吐和食欲不振。不过，几天之后，大脑就会适应这种只依靠视觉信号来辨别方向的状况，你就会感觉好多了。NASA配发了药用胶布来帮助宇航员克服恶心的症状，直到他们的身体完全适应。

◎ 脸部水肿和鸟状腿

在失重环境中，你会感到脸部肿胀、鼻窦堵塞，这可能会导致头疼和航天运动病。当你在地球上弯腰以及用手或头做倒立时，也会有这种感觉，因为此时血液都涌向了头部。

在地球上，重力推动血液下行，大量的血会集中在腿部血管。而在微重力环境中，血液会从腿部流向胸部和头部。这时你就会脸部水肿，鼻窦发胀。血液的流向变化也会使你的腿部皱缩。

当血液流向胸部时，心脏就会变大，每次心跳就会挤压出更多的血。血液流量增大，肾也就会形成更多的尿液，就像你喝了一大杯水后出现的状况一样。随着血液和体液的增加，脑垂体分泌的抗利尿激素就会减少，这样你就不会感觉很渴。因此，你的饮水量就比在地球时要少。总之，这两种因素会帮助你去掉胸部和头部多余的体液，这样几天之后，你身体里的水分就会少于在地球上时的水分。尽管你的头部还是感觉轻微缺氧，鼻窦也仍有轻微堵塞，过几天后这些症状都会有所减轻。当你返回地球后，重力会使这些体液重新从头部流回腿部，因此当你站起来的时候会感觉晕眩。不过，随着饮水量的增加，几天之后，你身体里的体液就会恢复到正常状态。

◎ 航天贫血症

肾把多余的体液排出去，同时会减少红血球生成素（一种通过骨髓分子刺激红血球产生的激素）的分泌。随着红血球的减少，血浆量也相应减少，这样血球密度（血液中红血球的比例）就和地球上的一样。当你返回地球时，红血球生成素的数量将会增多，红血球的数量也会相应增多。

◎ 肌肉无力

如何在地球上模拟失重

当你处于失重环境中，你的身体会保持胎势：身体微弯，手臂和腿保持半蜷曲状态。处于这种姿势时，许多肌肉都不会被使用，特别是那些使我们可以站立和保持某种姿势的肌肉（反重力肌肉）。

随着你在太空停留时间的增加，你的肌肉也会发生变化。肌肉的重量会减轻，形成鸟状腿。肌肉纤维也会由慢肌纤维变为快肌纤维。你的身体不再需要慢肌耐力纤维，比如那些站立时用到的纤维。相反，当你要把自己快速推离空间站表面，就需要更多的快肌纤维。你在太空停留的时间越长，肌肉重量减少得就越多。肌肉重量的减轻会使你的身体变得虚弱，当你要从事长时间的太空飞行或重返地球的重力环境时，很多问题就会随之产生。

◎ 骨质疏松

在地球上，你的骨骼支撑着整个身体的重量。在你的身体中，一些骨骼细胞沉积形成新的矿物质层，而另一些细胞则会以相同的速度消耗这些矿物质层，因此骨骼的大小和重量就会保持平衡。而在失重环境中，你的骨骼无须支撑身体，因此你所有的骨骼，特别是臀部、大腿和腰部的承重骨骼就比在地球上使用的次数要少多了。在这些骨骼中，骨骼细胞沉积形成新骨骼层的速度减慢，而其他骨骼细胞消耗骨骼的速度却保持不变。这样一来，只要你还继续待在失重环境中，你的骨骼大小和重量就会以每月约1%的速度继续减少。当你重返地球的重力环境时，骨骼重量的变化会导致骨骼无力甚至折断。目前还不清楚骨骼损耗在什么范围内可以在重返地球后进行修复，但不可能100%地修复。