为研究太空辐射对女性影响,“阿尔忒弥斯一号”携带人体模型

·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”。像Helga和Zohar这样的人体模型有助于收集数据。

当美国宇航局(NASA)的“阿尔忒弥斯一号”任务发射到月球时,猎户座太空舱上将有两名特殊的乘客:Helga和Zohar 。

Helga和Zohar是两个人体模型,模仿人体骨骼、软组织和成年女性的内脏器官制成,灵感来自于医院的培训工具,由以色列航天局和德国航空航天中心合作制成。“她们”身上携带传感器,可以绘制整个身体的辐射暴露水平。Zohar将穿上防辐射背心——旨在保护未来参加阿尔忒弥斯任务的宇航员,包括第一名登月的女性。

人体模型Zohar穿着背心,Helga会坐在她后面。

人类最后一次踏上月球、超越低地球轨道还是在1972年阿波罗计划结束时。当时美国宇航员队伍不接纳女性,直到1978年第一批美国女宇航员候选人入选,情况才发生了变化,但几十年来男性在这一领域仍占主导地位。因此,美国宇航局及其合作者正在启动新的实验,以了解不同的人如何应对太空的极端环境,并使所有宇航员能够安全地完成工作。

“我们站在巨人的肩膀上,并且已经取得了很大的进步。但在了解‘宇航员之间的生理细微差别’方面仍有很大的进步空间。”空间健康转化研究所(Translational Research Institute for Space Health)的首席科学官詹妮弗·福加蒂(Jennifer Fogarty)说。该研究所由美国宇航局“人类研究计划”支持、贝勒医学院(Baylor College of Medicine)领导。

零重力下的损伤

为了寻找模型,福加蒂等研究人员一直在收集关于性别差异影响宇航员在太空中健康的数据。她说,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”。迄今为止,已有600多人在太空中行走,其中只有不到100人是女性。像Helga和Zohar这样的人体模型有助于以一种不依赖历史趋势的方式收集数据。

很难根据这些数字推断出可靠的性别差异或特定的性别健康趋势,因为有些特征可能只是个体差异。例如,2020年一名女宇航员在国际空间站出现血凝块,促使人们调查使用荷尔蒙避孕药来控制月经周期,是否会增加太空飞行时产生血凝块的风险。当年晚些时候发表的对38名女宇航员的研究表明,两者并不相关。但是考虑到如此小的样本量以及与荷尔蒙避孕药相关的血凝块是多么的罕见,这个问题仍然没有答案。

福加蒂说,某种程度上,女性已经被证明在太空飞行中特别有“复原力”。例如,男宇航员的视力似乎比女性宇航员更容易受到零重力下视神经周围肿胀的影响。但是2014年的一项研究统计表明,女宇航员在回到地球后有更高概率出现直立性不耐受(无法长时间站立而不晕倒)。

太空辐射中毒

除了短期状况和身体变化之外,对太空中人类健康的很多关注都集中在暴露于宇宙辐射上。“我们目前拥有的大部分数据来自于对啮齿动物的实验室研究或对原子弹幸存者的观察。”福加蒂说,这种模型显示,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遭受更多辐射伤害的副作用,美国宇航局最近更新了其可接受的暴露水平,将允许剂量限制在以前用于35岁女性的标准内。

然而,银河系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辐射。但是在太空中,辐射是“无所不在的”。福加蒂说:“你会全方位地暴露在辐射中。”有数据表明,月球上的辐射暴露率比国际空间站(ISS)上的高约2.6倍。即便如此,宇航员在国际空间站一周所受到的辐射量,也与人在地面上一年所受的辐射量相当。

由于辐射来自太空的各个方位,设计像宇航服或保护背心这样的物理屏障可能很棘手。这使得了解所有人类器官如何受到辐射暴露的影响变得非常重要,而不只是特定性别的生殖器官。

作为Matroshka天文辐射实验(MARE)的一部分,Helga和Zohar的内部有一个由10000个被动传感器和34个主动辐射探测器组成的网格,这些设备将为研究人员收集数据,了解在太空飞行期间身体的哪些部分与电磁波接触最频繁。一些器官可能受到软组织层的保护,而其他器官可能没有。这将帮助工程师建立更有针对性的系统,以保护身体中最脆弱的器官免受有害辐射的影响。

“除了解到男性和女性之间的生理影响差异外,我们还将得到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科学小组负责人拉蒙纳·加沙(Ramona Gaza)在近期的一个新闻电话会议上说。

除这两个人体模型外,“阿尔忒弥斯一号”任务还将进行其他辐射研究。实验中还将有一系列活的生物体,包括酵母、真菌、藻类和植物种子。在美国宇航局一个名为BioSentinel的项目中,猎户座太空舱将释放一个携带酵母细胞的立方体卫星进入绕月轨道,以测试生物体在深空环境中的生存情况。

Helga和Zohar不是“阿尔忒弥斯一号”上仅有的“乘客”,还有一个男性人体模型。该模型配备了传感器,用于在飞行期间测量月球周围的环境,包括辐射暴露量。

popsci.com/science/artemis-moon-female-astronaut-health/

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