Space and Extreme Environment Training

太空与极端环境训练

掌握身体能力 · 为环境做好准备

太空与极端环境训练

人类能够适应非凡的环境。了解哪些要求可以通过训练应对,哪些要求需要防护,正是探索成为可能的关键。

在轨道上,熟悉的负重负荷大多消失。在高海拔地区,较低的气压会减少氧气供应。高温会考验散热能力;寒冷会考验保存热量的能力;潜水会改变压力和呼吸;加速度会改变作用于身体的力。

这些环境揭示了人类能力在多大程度上取决于周围的条件。它们也展现了周密准备的价值:合适的运动、可靠的装备、充足的食物和恢复时间、熟练的队友,以及可行的停止或返回方式。

微重力与对抗措施高海拔与温度压力与加速度准备与人为因素
Approximate surface gravity relative to Earth Horizontal bars start at the same zero point: Earth 1 g, Moon approximately 0.165 g and Mars approximately 0.38 g. Bar lengths are proportional to these values. Orbital weightlessness is a different situation: apparent weight can be near zero while a strong gravitational field remains. GRAVITY AT THE SURFACE Earth 1.00 g Moon ~0.165 g Mars ~0.38 g Earth’s surface gravity = 1 g In orbit, apparent weight can be near zero while gravity remains strong.
相对于地球的近似表面重力。这些比值描述的是物理环境;它们并不能确定长期维持人类健康所需的负荷量。[1][2]
匹配要求

力量、有氧体能、环境适应和技术技能解决的是不同问题。

保留余量

准备工作应当留有余量,以应对延误、错误、条件变化以及帮助他人。

支持完整的人

睡眠、营养、判断力、团队协作和装备可靠性,与身体表现同样重要。

01
从实际挑战开始

不存在单一形式的“极限体能”

当环境的要求超过一个人当前的能力、准备程度或可获得的支持时,这个环境就具有挑战性。温度升高、气压下降、防护服限制散热或救援人员距离很远,都可能让原本熟悉的任务变得困难。

四个概念很有用。训练通过练习和适当负荷来培养能力。适应训练描述对自然环境的调整;环境适应通常指在受控条件下形成的调整。防护则通过装备、遮蔽、操作流程或改用其他计划来改变所受暴露。

这些方法相互配合。有氧训练可能帮助某人完成攀登,但逐步上升则是在解决另一个问题。寒冷天气旅行者即使体能非常好,也需要实用的衣物和避难技能。

区分这些情况的指南;多种负荷可能同时出现
环境 发生了什么变化 准备工作必须应对的内容
轨道微重力 通常的承重和姿势负荷会大幅减少。 运动对策、营养、监测以及为返回重力环境做好准备。
高海拔 较低的大气压会降低吸入氧气的分压。 上升规划、适应训练、调整运动强度以及识别高原病。
高温 身体必须散发代谢热和环境热。 配速、热适应准备、降温、获取液体的条件以及赛事或工作安排。
寒冷与冷水 热量流失和降温会损害功能;突然浸入水中可能扰乱呼吸。 隔热、避难处、适当情况下的漂浮装备、实用技能以及救援规划。
潜水 压力变化会与气体空间和呼吸相互作用;闭气潜水的氧气供应是有限的。 针对专项的指导、监督、设备以及保守决策。
加速度与冲击 受力取决于方向、持续时间、变化速率以及身体获得支撑的方式。 载具或设备设计、约束系统、技术训练以及相关体能训练。

暴露于某种环境并不只是因为感觉严酷就有价值。一次有用的准备训练应有明确目的、可控的负荷以及恢复机会。顶尖运动员或宇航员能够耐受某种情况,并不意味着同样的暴露适合其他人。

02
失重是一种运动状态

引力仍然作用于在轨道上的宇航员

宇航员之所以能漂浮在绕轨道运行的航天器内,是因为他们与航天器一起持续处于自由落体状态。在国际空间站的典型高度,地球引力仍约为地表引力的90%。因此,轨道失重与不存在引力场截然不同。[3]

在地面上,地板或椅子会抵抗重力支撑身体。肌肉会反复产生力量,用于站立、行走和搬拿物体。在轨道自由落体中,除非有设备或活动提供这些力量,通常的支撑力和承重模式都会大幅减少。

即使表观重量发生变化,质量仍然存在

漂浮物体仍然具有质量,并且会抵抗运动状态的改变。推动大型物体需要施力使其加速,而让它停止则需要施加另一股力。消失的是物体在身旁自由漂浮时,支撑其重量的那种熟悉需求。

这就是为什么普通哑铃在轨道上不会产生平时那样的向下阻力,而弹簧、真空缸或飞轮仍能产生训练负荷。

相关的刺激是机械负荷

骨骼和肌肉会响应它们所承受的力和活动。这些力取决于运动、肌肉作用、接触和设备;不能简单地描述为“每一步都是一个g”。

同样,航天器内部测得的少量剩余加速度,并不能告诉我们某块特定骨骼或肌肉受到的完整刺激。持续时间、方向、重复次数以及个人的活动情况都很重要。

贯穿全文的一项区分

重力场强度、表观重量、机械负荷和身体素质是彼此相关的量,但不能互相替代。对抗措施旨在维持人在任务实际条件下的有用功能。

03
多个系统会共同调整

微重力下的肌肉、骨骼、血液循环和运动

肌肉失去部分通常的负荷

在轨道上,通常用于维持姿势和运动的肌肉所接受的日常刺激可能大幅减少。变化可能包括肌肉体积、力量、耐力或爆发力下降。这些是不同的结果:仅仅保持肌肉体积,并不能证明一个人能够完成所有必需的任务。

变化程度取决于肌肉、任务时长、运动、营养和个体反应。用一个引人注目的单一百分比来描述所有宇航员并不恰当。NASA将肌肉和骨骼功能损失视为需要通过对抗措施和后续跟踪加以降低的风险。[4]

骨骼重塑会响应卸载

骨骼会通过移除和形成组织的过程不断更新。负荷减少后,这些过程可能失去平衡,尤其是在通常承重的部位。不同骨骼以及骨骼结构的不同方面,不一定会以相同的速度发生变化。

现代运动和营养措施可以减少损失,但返回地球并不保证能够立即或完全恢复。在一项对17名宇航员开展的研究中,返回一年后,其中9人在所测量的小腿部位的总体骨矿物质密度尚未完全恢复。[5] 这是对特定骨骼部位的测量结果,并不意味着他们的整个骨骼都永久性地损失了相同的量。

后来的一份报告对两名个体进行了最长四年的跟踪,表明较长的恢复过程可能存在差异。[6] 这类小规模研究有助于发现问题,但无法确定适用于所有人的统一恢复期限。

血液循环和方向感也需要重新适应

失重会改变体液分布和心血管系统的负荷。恢复重力后,可能会出现头晕或难以适应直立姿势。前庭和感觉线索的变化也会影响方向感、平衡和协调能力。[4]

这些影响有助于解释为什么任务准备包括着陆后移动、工作和应对问题的能力。但这并不意味着每位宇航员返回后都无法站立,也不意味着有氧能力下降是不可避免且幅度固定的。

NASA 还研究视觉变化和重力改变带来的其他后果。锻炼可以应对其中的重要部分,而医学评估和其他对策则可处理仅靠锻炼无法解决的风险。[7]

04
弥补缺失的需求

宇航员如何在轨道上锻炼

轨道上的运动设备必须在不依赖普通配重块的情况下产生有效力量,适应航天器内部空间,并限制传递给飞行器的振动。设备还必须能够反复使用,并配备切实可行的设置、维护和机组人员共享时间安排。

NASA 2024 年的概览介绍了国际空间站上的三种主要设备,以及每天平均约两小时的锻炼时间。具体训练计划和安排时间取决于任务运行情况及个人处方。[8]

每种设备都应对特定需求;训练计划将它们结合起来
设备 在此情境下的工作原理 主要用途
ARED:高级抗阻训练设备 一种利用真空缸和飞轮组件的机械系统,用于产生阻力。 用于增强肌肉力量和骨骼负荷的抗阻训练。
T2 跑步机 安全带在宇航员于跑带上行走或跑步时施加负荷。 运动训练和心血管锻炼,负荷受安全带和活动影响。
CEVIS 自行车测力计 宇航员处于使用姿势时,需要对抗自行车设备的阻力。 无需双脚进行正常负重的有氧运动。

ARED 机制也已在地面训练研究中得到评估。[9]

强度、训练量和时间是彼此独立的选择

NASA 的 Sprint 研究考察了一套将较高强度的抗阻训练与间歇性及持续性有氧运动相结合的方案。在长期太空飞行期间,Sprint 组有 9 名参与者,比较组有 17 名参与者。

这项研究支持采用较低训练量方案的可行性,但由于研究期间标准方案发生了变化,结果解读较为复杂。研究并未证明,一次短时高强度训练就能替代每位宇航员的全部对策。[10]

训练围绕功能展开

一项有用的训练计划必须考虑机组人员可能需要执行的任务:在舱体内移动、操作设备、离开飞行器或帮助他人。力量、耐力、协调性以及对返回地球后环境的适应能力都可能很重要。

器械测量有助于追踪计划中的训练是否实际完成,而功能评估则考察人员是否能够完成所需工作。这两类检查相互补充。

对于地球上的读者来说,可转移应用的原则是选择与所需能力相匹配、并且能够持续进行的运动。宇航员的日程安排反映的是一种专业化的职业环境,并不是每个人的日常运动目标。

05
运动需要营养和医疗支持

食物、恢复和实验性对策

运动刺激是在一个更大的系统中发挥作用的。食物供应、食欲、充足的能量摄入、营养状况和恢复情况,都会影响人们能否保持健康并完成训练计划。

NASA的营养评估工作包括飞行期间的膳食摄入和体重监测,同时进行生化评估,并关注维生素D和钙等营养素。[11] 实际问题在于,整个食物系统能否在任务期间为乘组提供支持,包括储存、制备和可接受性。

蛋白质和微量营养素无法替代负荷

蛋白质有助于维持和修复身体组织,但添加补充剂并不能重现运动通常提供的力学负荷。一项针对国际空间站乘组的研究发现,当改善抗阻运动、充足能量摄入和良好维生素D状态相结合时,骨骼结果令人鼓舞。[12]

由于多个因素同时发生了变化,因此不应将其解读为某一种营养素或产品防止了所有骨量流失的证据。更多并不一定更好,而以保持肌肉为卖点的产品仍需要针对其具体用途的证据。

药物需要各自的证据和适应证

一项小型研究报告了7名接受双膦酸盐联合运动的宇航员的结果,为进一步考虑采用抗骨吸收治疗保护骨骼提供了支持。[13] 这是一种在医学管理下应用于太空飞行的方案,并不是运动员或旅行者自行开具骨质疏松症药物的理由。

研究还调查了参与肌肉和骨骼调节的生物学通路。一项针对肌生成抑制素/激活素A信号的2020年太空飞行实验发现,这种方法对小鼠具有保护作用。[14] 动物研究结果并不能证明针对人类的方案安全有效,也不能证明适合宇航员常规使用。

将实验性工具置于适当背景下

紧凑型运动设备、电刺激、人工重力和其他方法,或许可以应对特定限制。每种方法都需要根据目标使用者、剂量、结果和运行条件进行评估。

一次成功的演示、血液指标的变化,以及现实环境中能力的保持,是不同的成就。任务要求越高,理解某种对策能做什么、不能做什么就越重要。

06
谨慎转移应用机制

太空研究能教会地球医学什么

太空飞行研究提供了一种研究熟悉的负荷和活动模式发生变化时会出现什么情况的方法。它可以为废用、康复和维持功能等问题提供参考,但宇航员并不是每一位住院患者或老年人的直接模型。

疾病、炎症、药物、损伤、营养状况和既往活动都可能改变问题本身以及适当的应对方式。外观相似的肌肉减少并不能证明原因相同,也不能证明应采用相同的干预措施。

模拟环境只能重现部分特征,而不是整个任务
模型或环境 可以帮助研究的内容 重要限制
头低位卧床 承重减少、体液转移以及候选对策的影响。 无法重现轨道自由落体、太空辐射或所有心理和操作方面的要求。
肢体减负或固定 局部废用以及肌肉或骨骼反应的某些方面。 受伤的肢体还受到额外的组织愈合和临床限制。
减重支撑系统 在部分体重得到支撑的情况下运动。 接触力和辅助作用无法重现另一颗行星的完整环境。
抛物线飞行 短时间的重力改变以及对任务的即时反应。 短时间暴露无法确定数月后的适应情况或安全性。

卧床研究属于受控研究

欧洲航天局、美国国家航空航天局及合作组织会在严格监督下开展卧床研究,以检验特定问题。例如,欧洲航天局的BRACE项目研究在有无人工重力条件下骑自行车。[15] 参与包括大量监测;长期卧床不是个人训练方法。

康复的目标是实现有意义的参与

对于地球上的人来说,适当的计划可能会着重于从椅子上起身、沿选定路线行走、重返工作岗位或处理日常活动。世界卫生组织将康复描述为在与个人环境互动的过程中优化功能的干预措施。[16]

实际应用应当是评估个人的目标和限制,提供适当的挑战,支持恢复并重新评估功能,而不是自动照搬太空项目的设备、强度或安排。

因此,声称某种受太空启发的设备对某种特定疾病有益,应当有针对该疾病的证据支持。一个想法的起源可能很有趣,但不能证明其临床价值。

07
压力降低会改变氧气的可利用性

高海拔:适应需要时间

随着海拔升高,普通室外空气中的氧气比例仍接近21%,但大气压会下降。吸入氧气的压力降低,使可用于摄取氧气的压力梯度减小。这就是为什么熟悉的配速可能会变得困难得多。

早期适应包括通气量增加,以及体液和酸碱平衡的调整。红细胞生成的变化需要更长时间;血红蛋白浓度快速升高,部分可能反映了血浆容量减少。身体健康并不能可靠地防止高原病。[17]

采用允许适应的行程

睡眠海拔、上升速度、以往反应和个人健康状况都会影响计划讨论。逐步上升和安排暂停机会是核心预防措施。再怎么凭意志力或有氧体能,也无法让要求很高的第一天等同于已经适应高原的一天。

高原医学指南支持基于风险进行准备,并在必要时寻求适当的医疗建议。药物可能适用于特定人群和行程,但不能让每一种上升计划都变得可接受。[18]

症状会改变计划

出现高原病症状时,不要继续前往更高的睡眠海拔。症状加重时必须下撤。意识混乱、协调能力丧失或静息时呼吸困难可能意味着严重紧急情况:应立即安排下撤并寻求医疗帮助,而不是等待训练效果。[17][18]

高原训练是另一个独立的运动表现问题

“高住低训”旨在将低氧居住环境与在较低海拔维持训练质量的能力结合起来。一项经典研究发现,采用这一方法的特定受训跑者群体,其海平面跑步表现有所改善。[19]

这一结果并不能保证适用于每位运动员、每次暴露或每种低氧帐篷产品。维持饮食摄入、睡眠和训练质量可能很困难,而模拟的低氧环境也无法重现山地探险的所有特点。

对于准备出行的人,首要任务是制定合适的上升计划,并具备应对该地形的能力。寻求可能的运动表现适应不应妨碍对疾病的识别。

08
平衡产热与散热

热适应准备包括调整配速、降温和获取液体

工作的肌肉会产生热量。身体会将热量传向皮肤,并通过蒸发以及与环境进行的其他热交换来散热。汗液能够蒸发时,出汗有助于散热;高湿度和限制性衣物则会削弱这种降温效果。

仅凭气温无法完整描述身体所承受的负荷。太阳辐射、湿度、空气流动、衣着和运动强度都会影响热应激。在凉爽天气下可以维持的配速,到了炎热环境中可能需要调整。

逐步适应,并明确目的

反复且适当管理的热暴露可促成多种适应,例如出汗反应改善和心血管稳定性增强。运动指导通常建议提前约一至两周进行准备,同时考虑个体差异和即将参加的赛事。[20]

有益的准备还包括选择较凉爽的时段、降低不必要的强度、测试衣物、安排遮阴或降温措施,以及了解活动提供的支持。热适应可以减轻部分负担,但不会使人对中暑免疫。[21]

补水应根据个人和环境情况调整

没有适用于每位跑者、工作人员或探险者的统一每小时液体或钠摄入量。所需量取决于出汗量、持续时间、天气、食物摄入量以及饮水机会。

过量饮水可能导致运动相关低钠血症,即血液中的钠浓度危险性降低。如果一个人继续饮用过量液体,摄入钠也不能可靠地预防这种情况。准备工作应确保有足够的饮水机会,同时避免强迫饮用超过需要的水分。[22]

刻意进行脱水训练会增加负担,不应纳入通常的高温适应计划。有效的目标是在适当监督下,练习可持续的配速、降温以及获取液体。

在高温环境中出现意识混乱或倒下属于紧急情况

停止活动,启动紧急医疗救援,并在等待救援安排期间立即开始降温。即使大量出汗,也可能发生中暑;不要求皮肤干燥。经过培训的活动团队应提前准备有效的降温和撤离流程。[23]

09
保持温暖和行动能力

寒冷适应不能取代保温和庇护

寒冷暴露会挑战产热与散热之间的平衡。风、湿衣服、浸水、不活动以及食物不足都可能改变这种平衡。在当事人意识到情况恶化到何种程度之前,双手可能已经不再能够灵活操作拉链或无线电。

低体温指核心体温过低;冻伤是局部组织因冻结而受到的损伤。两者都可能危及一次探险,而且其中一种并不需要伴随另一种发生。[24]

实用习惯能提供大部分保护

将衣物作为一个系统来准备:保温、防风防水,以及随着运动强度变化调整衣物层次的能力。计划好如何保持关键保温层干燥、保护手脚、获得庇护,并应对超出预期的长时间停留。

使用实际会穿的衣物和手套进行练习。这个人能否打开食物包装、扣好固定装置、进行沟通并帮助队友?这些小动作的重要性可能不亚于路线所需的有氧运动量。

在寒冷环境中感觉更舒适,并不能证明深层组织仍然温暖,也不能证明暴露在寒冷中是安全的。关于棕色脂肪激活的说法,不应取代对合适衣物、庇护所和撤离计划的基本需求。

冷水冲击会立即造成问题

突然浸入水中可能引发不自主的喘气和快速呼吸,在低体温症出现之前就造成危险。随后,寒冷可能损害游泳和自救能力。合适的漂浮设备、保温防护、监督以及离开水面的途径,是核心的安全保障。[25]

成为游泳健将或有冷水淋浴经验,并不能证明已准备好应对意外的开放水域浸没。环境状况、衣物、距出口的距离以及救援支持都会改变这项任务的难度。

意识混乱和协调能力恶化需要立即采取行动

当寒冷暴露伴随意识混乱、异常嗜睡或协调能力丧失时,应立即寻求医疗帮助。保护当事人免受进一步降温,为其提供遮蔽,并轻柔地处理。不要将功能下降解读为有用的适应阶段。[24]

10
压力和氧气会造成不同的限制

屏息潜水:非凡的生理机制,狭窄的安全余量

屏息潜水结合了浸水、运动、不断增加的压力和有限的氧气供应。潜水反应可以减慢心率并重新分配血液循环,有助于节约氧气。但它无法阻止氧气最终降至维持意识所需的水平以下。

随着深度增加,压力变化会改变含气腔隙的体积,并对耳部、鼻窦和肺部造成负担。生理调节十分复杂,受过训练的潜水者所表现出的非凡能力,并不能为他人确定一个安全深度。[26]

呼吸冲动不是可靠的氧气指标

过度换气会降低二氧化碳水平,可能延迟呼吸冲动,却不会按比例增加氧储备。因此,潜水者可能在感到强烈呼吸需求之前就失去意识。

上升过程中,环境压力下降会进一步降低氧分压。在接近水面、水面处或浅水屏息活动中都可能发生昏厥;危险程度并不只由深度决定。[27]

水中屏息练习需要受过培训的人员监督

切勿独自进行屏息潜水,也不要在潜水前过度换气。合适的潜伴需要专注看护,并接受过识别和应对险情的培训;仅仅有其他游泳者在附近并不等同于此。正规教学应明确该项目的安全操作规程。[28]

高级技巧无法消除受伤风险

旨在改变肺容量或延长屏息时间的技巧并非一般的健身练习。它们可能带来额外风险,不应被描述为预防压力伤害的简单方法。关于深度屏息潜水的机制和局限,科学文献中仍存在重要的不确定性。[26]

水肺潜水同样涉及与压力相关的危险,但呼吸压缩气体会造成不同的暴露模式。不能假定某一项运动的培训和操作规程能够涵盖另一项运动。

这篇更广泛文章的有益启示,是区分适应能力与安全保证。经过训练的生理反应可能有助于发挥表现,但仍可能存在严重危害。

11
速度只是整体情况的一部分

G力、冲击与支撑的重要性

以恒定速度快速移动,与快速改变速度或方向不同。加速度、约束、姿势以及力作用的持续时间,共同决定这种运动如何对身体施加载荷。

因此,所引用的峰值“g”值并不完整。传感器测得的短暂局部加速度,不能直接与持续作用于全身的负荷进行比较。作用方向和起始速率也会改变生理后果。

血液分布可能限制耐受能力

在航空领域,持续作用于从头部指向脚部方向的加速度会减少流向大脑的血液,引起视觉障碍,并可能导致失去意识。航空专用设备和经过训练的操作程序可应对这一风险。仅凭一般体能无法保证耐受能力。[29]

这些程序应纳入相关训练体系。面向公众的锻炼指南无法替代由专业人员监督的航空训练或其他专项高加速度训练。

冲击防护始于整个系统

车辆设计、座椅、约束装置、头盔、赛道状况以及活动的组织方式,都会影响暴露风险。体能训练可能帮助 seseorang 控制姿势或完成任务,但更强的颈部肌肉并不能使头部受伤变得不可能。

脑震荡评估属于临床评估,需要考虑症状、体征和受伤情况。可穿戴设备测得的冲击数据本身并不能构成诊断,也不能作为继续活动的许可。阿姆斯特丹共识建议,在怀疑脑震荡时,应停止活动并接受评估。[30]

练习相关的控制技能

对于某项特定运动,准备工作可能包括制动、着陆技术、身体姿势、设备检查,以及在受控条件下应对失去平衡。这些技能应在其预期发挥作用的环境中进行教学。

风洞、模拟器或虚拟环境可以让人演练特定任务,但无法再现真实下降、碰撞或紧急情况中的所有物理后果。

目的是提高控制能力并减少可避免的暴露风险。反复追求最大的冲击力或加速度,并不是衡量进步的有意义的一般标准。

12
表现取决于个人和团队

睡眠、判断力和协作都是准备工作的一部分

一个人可能有足够的力量继续行动,却已无法很好地判断形势。疲劳、不适、孤立、工作负荷和沟通不畅可能会与身体环境相互影响。

NASA将隔离与受限环境视为任务风险,并研究睡眠不足、昼夜节律紊乱和工作负荷对健康与工作表现的影响。[31] 类似的实际问题也会出现在偏远地区的野外工作和探险中,尽管这些场景并不完全相同。

在情况恶化前做好决策准备

在疲劳或对目标的投入使讨论变得更加困难之前,先讨论折返点标准、通信方式以及谁有权停止活动。团队成员应能够报告症状或不确定之处,而不会被视为不忠或软弱。

有用的问题包括:哪些因素会改变路线?如果有人无法继续,会发生什么?如果计划中的庇护所、交通或通信链路无法使用,该怎么办?

以适当的难度演练流程

模拟训练可以让人熟悉设备、流程和团队协作。应根据参与者学到了什么以及之后能够做到什么来评估其价值,而不是根据训练让人感到多么恐惧或疲惫来评估。

只有在基础技能已经可靠掌握后,才增加复杂程度。复盘决策和沟通,包括团队会做出哪些改变。任何模拟都无法保证一个人在每次真实紧急情况中都能保持冷静。

保障恢复和普通人的基本需求

充足的睡眠机会、食物、可行的隐私条件以及可承受的工作量,都有助于人们持续参与。准备计划应为这些需求预留资源,而不是把它们当作完成所有工作后的可选奖励。

最强的队友未必是那个默默忍受不适的人。准确报告情况、尽早寻求帮助并及时决定暂停,能够保全整个团队的行动能力。

韧性的一个实用定义

韧性包括调整计划、接受帮助以及在承受压力后恢复。它不要求忽视症状,也不要求在条件已经超出计划范围时继续行动。

13
围绕实际任务制定计划

整合体能、技能、环境暴露与支持

准备工作始于对任务的描述:任务将在何处进行,可能持续多久,需要携带或操作什么,环境条件可能如何变化,以及如何获得帮助。这些描述决定了哪些能力值得重点关注。

以下框架用于规划,不是针对无人监督下接触高海拔、高温、低温、水下或高加速度环境的处方。

  1. 明确需求与限制。

    将体力付出、环境暴露、技术技能和后勤需求分开考虑。兼顾个人的健康状况、经验、可用时间以及获得适当指导的条件。

  2. 建立可持续的体能基础。

    选择相关的有氧和抗阻训练、动作技能以及恢复习惯。以个人能够耐受并重复进行的方式逐步推进训练计划。

  3. 在适当支持下增加具体准备。

    演练装备、衣物、配速和操作流程。如需适应环境或进行专业暴露训练,应针对该环境采用合适的计划,并接受合格人员的指导。

  4. 测试完整系统。

    检查食物和饮水获取、通信、援助、维护及替代方案。将合理可能出现的延误,以及支持最不足的团队成员的需求纳入考虑。

  5. 复核准备情况,并商定何时改变计划。

    评估实际任务表现、恢复情况和任何症状。设定降低负荷、推迟行程、折返或寻求医疗帮助的标准。

示例:为山地徒步做准备

计划可以培养步行耐力,练习携带预定装备,并增强反复上升和下降所需的力量。还应演练鞋类、衣物、获取食物和通信等事项。

这些准备工作应与一份允许适应环境、并明确应对高原症状的行程安排同时进行。体能进步并不能成为取消登高所需时间的理由,也不能据此假定第一天前往的目的地越高越合适。

本例说明准备工作的不同部分如何相互配合。它并未规定具体路线、海拔安排或个人医疗计划。

监测那些能够改变决策的信息

训练记录、主观用力程度、睡眠、食欲、症状和相关表现测试可能会有帮助。可穿戴设备的估算结果可以作为参考,但不应否定一个正在变得意识混乱、身体不适或无法完成任务的人自身的状况。

心率变异性、肌酸激酶和骨转换标志物并不是用于判断准备状态的通用早期预警检测。每项指标都有局限,也可能因多种原因发生变化;临床解读和具体背景很重要。关于过度训练的共识同样强调,没有任何单一指标可以确立这一诊断。[32]

选择监测项目,是因为它有助于回答一个实际问题。测量越多,并不会自动让计划更可靠。

14
为我们几乎未曾居住过的环境做好准备

部分重力、紧凑系统与更长期任务

月球表面重力约为地球的六分之一;火星约为地球的38%。[1][2] 这些环境所提供的重力负荷高于轨道自由落体,但这并不能证明普通的地表活动能在长期内维持人类健康的每一个方面。

人类尚无在月球或火星表面生活数月至数年的真实经验。地面模拟、短暂的变重力暴露、建模和轨道研究各自提供了证据,但局限也各不相同。

重要的研究问题是:人们需要多少有益的负荷和活动、如何提供这些负荷和活动,以及它们如何与任务的其他要求相互作用。

应根据结果和运行实用性评估各种可能性
方法 旨在解决的问题 仍需评估的内容
紧凑型综合锻炼设备 以更少的航天器质量、体积或乘组时间提供抗阻和有氧训练。 在预定任务期间实现可靠的负荷、易用性、耐久性和可维护性。
通过旋转产生人工重力 产生会改变负荷和体液分布的加速度。 有效的暴露模式、舒适度、对各身体系统的影响,以及与锻炼的整合。
本地支持的训练与监测 帮助乘组在与地球的通信延迟或受限时调整活动。 测量有效性、易于理解的建议,以及对设备或软件故障的可行应对措施。
地面任务演练 穿着宇航服、使用工具并在陌生地形中进行移动和作业准备。 模拟对实际受力、疲劳、尘土和紧急任务的代表程度。

人工重力尚不能提供完整答案

在AGBRESA卧床休息试验中,所测试的每日离心训练方案未能维持有氧运动能力,但减轻了部分肌肉功能衰退。[33] 该结果涉及特定的实验方案;它既不能证明所有人工重力概念都不可行,也不能说明人工重力可以完全替代锻炼。

实际需要考虑的问题包括旋转半径、身体不同部位所承受的加速度、暴露时间以及人在此期间进行的活动。单凭一个“脚部所受重力加速度”数值无法回答所有问题。

体能是任务防护的一部分

NASA所列的载人航天主要危险还包括辐射、与地球的距离,以及恶劣或封闭的环境。[34] 锻炼无法提供辐射屏蔽、可呼吸的空气或失压防护。这些需求必须由工程和运行系统来满足。

短途商业飞行和长期探索任务也会带来不同的准备要求。适用性取决于实际飞行器、加速度曲线、持续时间、任务内容和个人情况;不存在通用的“适合太空”体能评分。

进步将来自对完整系统的测试,确保人们能够可靠地使用这些系统,包括在设备、健康状况或日程安排不如预期的困难日子里。

15
常见问题

常见误解的清晰解答

国际空间站上真的没有重力吗?

国际空间站轨道高度处的重力依然很强。宇航员和空间站一起绕地球自由下落,从而产生轨道失重。除非通过接触或设备提供支撑力,否则人在地面站立时通常会感受到的支撑力大多不存在。

所有宇航员的肌肉和骨骼都会以相同的速度减少吗?

不能。变化取决于组织、个人、任务和对策。力量、肌肉大小、骨密度和骨微结构是不同的测量指标。单一的变化率无法描述所有这些指标。

在太空锻炼能预防所有健康问题吗?

锻炼有助于应对重要的身体负荷。其他风险,包括辐射、压力、空气质量以及太空飞行造成的某些医学后果,则需要额外措施。

我应该照搬宇航员的日常锻炼安排吗?

应采用适合自身目标、健康状况和环境的计划。宇航员的训练安排围绕特殊的减重负荷、职业要求和专业监测进行设计。

良好的有氧体能能预防高原病吗?

不能。体能水平与对高原病的易感性是两回事。合理规划上升过程并对症状作出反应仍然必要。

在耐力赛事中额外补盐,能让过量饮水变得安全吗?

不能。在持续摄入过量液体的情况下,钠并不能可靠地预防运动相关性低钠血症。应根据个人情况和环境条件规划饮水渠道与摄入量。

适应冷水后,冷水的危险就会消失吗?

不能。熟悉环境并不能消除呼吸紊乱、行动受限、体温过低或溺水的风险。环境、设备、监督以及离开的能力仍然至关重要。

如果泳池很浅,在水下练习闭气安全吗?

浅水并不能避免缺氧性昏厥。切勿独自练习闭气潜水,也不要在练习前过度换气;应接受适当指导,并由受过专门训练的人员进行监督。

可穿戴设备能告诉我继续下去是否安全吗?

可穿戴设备能够提供某些测量值或估算值。它无法为复杂环境下的安全性提供保证,而一个令人安心的数字也不应凌驾于症状、表现恶化或支持方案失效之上。

对普通训练来说,最有用的经验是什么?

将锻炼与有意义的任务相匹配,循序渐进地提高,支持恢复,并以有用的能力来评估成功与否。无论任务是日常活动、体育赛事还是高强度探险,这一原则都适用。

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证据与适用范围

本指南的来源及局限

本指南参考了航天机构资料、人体和动物研究,以及环境医学和运动领域的专业指导。实验室结果、宇航员研究和临床指南回答的是不同问题;其适用范围如下所示。

已核查来源:2026年9月6日。设备和研究示例均按其来源日期标注。未来任务概念作为研究方向进行讨论,不预设发射时间表或已获证实的长期解决方案。

文章解释了相关原理和规划注意事项。它不是针对个人的暴露方案,也不是自由潜水或航空资格认证,不能替代相关的医疗和技术指导。简要的紧急情况说明指出了不适合继续训练的情形;这些说明并非完整的救援规程。

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以理解为基础探索

准备工作拓展了人们的能力边界。

太空飞行和极端环境既展现了身体的适应能力,也揭示了身体对适宜条件的依赖。肌肉和骨骼需要有意义的负荷。工作需要能量和恢复。判断需要可靠的信息、充足的时间,以及能够作出回应的团队。

最有用的进步结合了这些经验:培养相关能力,减少可避免的暴露,测试设备和支持措施,并始终愿意改变计划。

当人们拥有探索所需的知识和资源,以及返回、恢复并继续健康生活的能力时,人类的可能性就会不断拓展。

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