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前沿|宇航员在空间站需要哪些高科技服装以预防各种疾病?

发表时间:2018/11/30

空间站时代,宇航员需要长期在太空生活,虽然空间站提供了对宇航员身体的基本保护,但由于长期处于失重、幽闭、极端温度和光线环境等,可能造成恶心、幽闭恐惧症、肌肉萎缩、头痛、眼疲劳以及脊柱重新排列等问题。为确保宇航员在长期的空间站生活中保持身体健康,宇航员在空间站中仍需要穿着轻便的防护服装以针对性地对人体提供保护。




超轻压力服:防脊柱重排

据报道,宇航员在失重环境下脊柱重新排列可造成身长增加7cm,除背痛外,在返回地球后患腰椎间盘突出的概率比常人高4倍。为此,欧洲航空航天局(ESA)宇航员中心的太空医学办公室正在与英国伦敦大学国王学院和美国麻省理工学院合作开展一项名为Skinsuit的项目。



该项目旨在为宇航员提供一款高科技紧身衣,以对抗宇航员由于太空失重造成的身长增加以及腰椎突出问题。据介绍,Skinsuit是一款量身定制的由氨纶弹性双向编织织物制成的服装,可以将宇航员身体从肩部向脚部挤压,通过施加与地球重力相似压力来抵消重力的不足。



经过不断调整精确施加压力的方案,研究人员力求开发一种舒适且有效的服装系统,使宇航员在工作、休息时均可穿着。据悉,该项目组的研究人员还在开发除氨纶以外的其他替代材料。



功能3D针织物:减缓疲劳和肌肉酸痛

Fabdesigns公司则开发了一系列用于宇航服的高度灵活的3D针织物,通过采用Kevlar®、Spectra®、硅及其他特种功能纱线,结合特殊的织物结构设计,不仅可以为宇航员提供阻燃和热防护、射线防护功能以及一定的压力,还结合了肌肉活化技术解决空间疾病和肌肉损失问题——利用外加电流刺激,并用传感器接收数据,增加静脉血液流动和循环,减缓疲劳和肌肉酸痛,帮助身体快速去除乳酸,增强力量。





防辐射背心:降低患癌概率

今年 4 月,NASA与以色列航天局(Israel Space Agency,ISA)签署了一份关于在太空测试AstroRad防辐射背心的协议,允许在Orion EM-1(猎户座飞船漫游者一号)载人航天任务开始前的最后一次试飞中,将AstroRad背心送至太空进行测试。



AstroRad背心是StemRad公司在其广泛应用于全球现场急救领域的一款成功产品的基础上,根据选择性保护骨髓的原则而开发的,其对于血液细胞更新以及其他因辐射而易患癌症的敏感器官,如肺、乳房、胃、结肠和卵巢等,十分重要。



ISA还将在2019年年初在国际空间站(ISS)中对该背心进行人体工程学评估,加上Orion EM-1中获得的防辐射实验数据,将为美国宇航局提供信息,以确定AstroRad背心是否可以作为未来外太空载人航天任务所必需的个人防护设备。



智能服装:健康监测、病症缓解、辅助锻炼

通过将功能性或智能性元件集成在宇航员服装上,以提供健康监测、病症缓解、辅助锻炼等效果,已经成为帮助解决宇航员健康问题的一种优选方案。




如:为了帮助宇航员消除负面情绪和应激反应,佛罗里达理工大学的科学家们正在研发一种新的可以调节环境的宇航服,据称,其开发的无线智能传感器能够监测宇航员所处的环境,调整温度、光照水平、光线颜色和含氧量,以使其所处的环境更令人愉快,从而帮助宇航员保持身体健康,思维冷静。




而为了科学评估各种训练辅助器材和宇航员锻炼效果,ESA与丹麦智能纺织品公司Ohmatex则合作开发了一种智能袜子,通过将近红外传感器和纺织肌电图(EMG)电极集成到特制袜子中,可显示腿部肌肉的电活动和新陈代谢活动。




更多信息,请参见《纺织导报(产业用纺织品专刊)》。