“幻影”人体模型将帮助我们了解宇宙辐射如何影响太空中的女性身体

当美国宇航局的阿尔忒弥斯 1 号任务于本月晚些时候发射升空时，猎户座太空舱内将有两名特殊乘客：海尔格 (Helga) 和佐哈 (Zohar)。

这对人体模型实际上是人体躯干，被称为幻影，灵感来自医院的训练工具，模仿成年女性的骨骼、软组织和内脏。它们是与以色列航天局和德国航空航天中心合作的产物，设计有传感器，可以绘制整个身体的辐射暴露水平。具体来说，佐哈尔将穿着一件防辐射背心，旨在保护未来阿尔特弥斯任务的真正宇航员——包括首批登月的女性。

人类最后一次踏上月球甚至离开近地轨道是在 1972 年阿波罗计划结束时。当时，美国宇航员队伍不招收女性。1978 年，第一批美国女宇航员候选人被选中，年轻的萨莉·莱德也在其中，情况发生了变化。

如今，NASA 的宇航员更加多元化。但由于几十年来男性在该领域占据主导地位，这并没有反映在安全规程的数据中。因此，该机构及其合作者正在启动新的实验，以了解不同人体如何应对太空的极端环境，并最好地让所有宇航员安全地完成工作。

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“我们站在巨人的肩膀上，取得了很大进步。但在理解 [宇航员之间的生物学细微差别] 方面，还有很大的进步空间，”太空健康转化研究所首席科学官詹妮弗·福格蒂 (Jennifer Fogarty) 表示，该研究所由 NASA 人类研究计划支持，贝勒医学院领导。她说，目标是为宇航员打造太空飞行工具和医疗保健方案，“围绕人体，使其能够完成预期的工作，并减少与人体发生冲突的可能性。”

零重力下的磨损

为了寻找规律，像 Fogarty 这样的研究人员一直在收集有关性别差异如何影响宇航员在太空中的健康的数据。然而，到目前为止，关于女性身体如何应对太空极端环境的研究“相当有限”，她说。迄今为止，已有 600 多人进入太空，其中女性不到 100 人。Helga 和 Zohar 等工具可以帮助以不依赖历史趋势的方式收集数据。

从科学角度来看，很难根据这些数字推断出可以信赖的性别差异趋势或性别特定医疗保健，因为某些特征可能仅仅来自个体差异。例如，当一名女宇航员于 2020 年在国际空间站上出现血栓时，这促使人们调查使用激素避孕药来控制月经周期是否会增加太空飞行期间凝血的风险。当年晚些时候发表的一项对 38 次女宇航员飞行的回顾得出结论，事实并非如此。但鉴于样本量如此之小，而且与激素避孕药相关的血栓非常罕见，这个问题仍悬而未决。

福格蒂表示，从某些方面来看，女性在太空飞行期间表现出了特别“坚韧”的一面。例如，男性宇航员的视力似乎比女性宇航员更容易受到零重力条件下视神经周围肿胀的影响。但根据 2014 年的一项研究，女性宇航员返回地球后，在统计学上经历了更严重的直立不耐受（无法长时间站立而不晕倒）。

来自太空的辐射中毒

除了短期状况和身体变化之外，太空中人类健康的很多关注点都集中在恒星和星系爆炸的宇宙辐射暴露上。我们目前掌握的大部分数据来自对啮齿动物的实验室研究或对原子弹幸存者的观察，福格蒂说：“它显示出女性幸存者比男性幸存者更容易患上肺癌。”

由于女性似乎比男性更容易受到辐射损伤的副作用，NASA 最近更新了其可接受的辐射暴露水平标准，将所有宇航员的辐射暴露剂量限制在之前 35 岁女性的允许剂量范围内。

然而，银河宇宙射线与核武器辐射不同。首先，在核事故或战争行为中，辐射是二维的，这意味着某些器官可能比其他器官受到更多的辐射。但在太空中，辐射“无处不在”，福格蒂说——你从各个方向都会受到辐射。一些计算表明，月球上的辐射暴露率大约是国际空间站 (ISS) 宇航员所经历的辐射暴露率的 2.6 倍。即便如此，在国际空间站一周内，宇航员所受的辐射量也相当于人类在地面上一年所受的辐射量。

由于辐射来自太空的各个角度，设计像宇航服或防护背心这样的物理屏障可能很棘手。这使得了解所有人体器官如何受到辐射暴露的影响变得重要——无论它们是否是特定性别的生殖器官。

这正是海尔加和佐哈尔发挥作用的地方。这些雌性“幽灵”是 Matroshka AstroRad 辐射实验 (MARE) 的一部分。它们内部有一个由 10,000 个被动传感器和 34 个主动辐射探测器组成的网格，它们将为研究人员收集数据，了解在太空飞行期间身体哪些部位与电磁波接触最多。一些器官可能受到其上软组织的保护，而其他器官可能没有——这将有助于工程师建立更有针对性的系统，以保护身体最危险的部位免受有害辐射。

“除了了解男女在生物学效应方面的差异外，我们还会了解不同身体器官之间的差异。例如大脑和子宫之间的差异，”美国宇航局约翰逊航天中心 MARE 科学团队负责人拉莫娜·加扎 (Ramona Gaza) 在本周的新闻电话会议上表示。

这两个躯干并不是唯一一个旨在研究辐射影响的阿尔忒弥斯 1 号实验。任务中还将携带一系列活体生物，包括酵母、真菌、藻类和植物种子。在美国宇航局的一项名为 BioSentinel 的项目中，猎户座太空舱将发射一颗立方体卫星进入绕月轨道，携带酵母细胞，以测试这些生物如何在深空环境中生存。

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总的来说，Artemis 1 任务将发射 10 颗立方体卫星：其余的将用于研究月球环境的各个方面，这对于未来人类登月的安全至关重要。它们包括用于研究太空天气和太阳辐射爆发的工具、月球表面水冰的地图存储，以及日本宇宙航空研究开发机构的微型着陆器。

海尔加和佐哈尔也不是阿尔忒弥斯 1 号上唯一的“乘客”。除了一只毛绒绵羊，他们还将与一个男性人体模型同行，该模型配备传感器，用于在飞行过程中测量月球周围环境的各个方面，包括辐射暴露。虽然海尔加和佐哈尔不会穿宇航服，但指挥官穆尼金·坎波斯将穿着第一代猎户座乘员生存系统，当真正的人类重返月球时，阿尔忒弥斯宇航员将使用该系统。