失重是如何工作的

想象你穿着你的衣服太空服躺在飞机的飞行甲板上航天飞机．你已经在椅子上躺了几个小时，飞行员和任务控制中心已经完成了飞行前发射准备工作。正常情况下，当你站直时，重力会将血液向下拉，所以它会在你腿上的静脉中聚集。然而，由于你一直是仰卧着，血液在全身的分布是不同的，由于你的脚被抬高，血液稍稍向头部移动。你的头可能会感到有点闷，就像晚上睡觉时一样。

这个火箭发动机开火，你就会感觉到加速。航天飞机上升时，你被推回座位。当航天飞机加速度的重力增加到正常重力的三倍时，你会感到沉重（有些过山车可以达到这个加速度水平）。你的胸部感到压迫，呼吸可能有些困难。在大约8分钟半的时间里，你来到了外太空，感受到一种完全不同的感觉：失重状态．

失重是一个更准确的说法微重力．实际上你并不是失重的，因为地球的引力将你和航天飞机上的一切都固定在轨道上。你实际上处于一种状态自由落体，很像从飞机上跳下来，只是你的水平移动速度很快（每秒5英里或8公里）当你跌倒时，你从未接触过地面，因为地球离你越来越远。就像这样：当你站在浴室磅秤上时，它会测量你的体重，因为重力会拉下你和磅秤。因为磅秤放在地面上，它会以相等的力向上推你——这个相等的力就是你的体重。然而，如果你站在浴室磅秤上跳下悬崖之前，你和磅秤都会在重力的作用下被同等地拉下。你不会推磅秤，它也不会向后推你。因此，你的体重读数为零。

因为航天飞机和其中的所有物体都以相同的速度在世界各地下落，所以航天飞机中所有未固定的物体都会漂浮。如果你有长发，它会飘浮在你的脸上。如果你把一杯水倒出来，它会假设一个大的球形水滴，你可以把它分解成单独的小水滴。如果你把食物和糖果往那个方向推，它们会轻轻地飘到你的嘴里。当你坐在你的座位上时，你没有感觉到你是坐着的，因为你的身体没有压在座位上。如果你没有固定的东西，你就会漂浮。此外，如果你够不到墙或手/脚，你就不能离开你的位置，因为你没有任何东西可以推。出于这个原因，美国宇航局在航天飞机的整个机舱内放置了许多约束装置、手持装置和脚踏装置。

当你第一次遇到微重力时，你有以下感受：

你在微重力中停留的时间越长，你的肌肉和骨骼就越虚弱。

这些感觉是由你身体不同系统的变化引起的。让我们仔细看看你的身体是如何反应的。

Spacesick

你感到的恶心和迷失方向感就像你的车在路上下陷或你在过山车上遇到跌落时，你的胃在下沉，只有你几天不停地有这种感觉。这是太空病的感觉，或者太空运动病这是由大脑从眼睛和内耳前庭器官接收到的相互矛盾的信息引起的。

你的眼睛可以看到航天飞机的上下方向。然而，由于你的前庭系统依赖于向下的重力来告诉你哪个方向是上，哪个方向是下，它在微重力下不起作用。所以你的眼睛可能会告诉你的大脑你上下颠倒了，但是你的大脑并没有从你的前庭器官接收任何可解释的输入。你混乱的大脑会产生恶心和迷失方向，进而可能导致呕吐和食欲不振。幸运的是，几天后，你的大脑就会完全依靠视觉输入来适应这种情况，你开始感觉更好了。美国宇航局已经发布了药物贴片，帮助宇航员在身体适应之前应对恶心。

浮肿的脸和鸟腿

在微重力下，你的脸会觉得饱，鼻窦会感到充血，这可能会导致头痛和太空晕车。在地球上，当你弯腰或倒立时，你也有同样的感觉，因为血液涌向你的头部。

血液和体液的变化

在地球上，重力吸引你的血液，导致大量血液聚集在你腿上的静脉中。一旦你遇到微重力，血液就会从你的腿转移到你的胸部和头部。你的脸会浮肿，鼻窦也会肿胀，如下图所示。液体变换也会缩小你的腿。

当血液流向胸腔时，你的心它的体积会增大，每次跳动都会泵出更多的血液。你的肾脏对这种增加的血流量作出反应，产生更多的尿液，就像你喝了一大杯水之后一样。此外，血液和体液的增加也会减少抗利尿激素（ADH）脑下垂体分泌的液体，使你不那么渴。因此，你喝的水不像地球上那么多。总的来说，这两个因素结合在一起有助于消除你胸部和头部多余的液体，几天后，你身体的液体水平低于地球上的水平。尽管你的头部和头部仍然有些浮肿鼻窦闷热，在最初几天之后情况就没那么糟了。当你回到地球上时，重力会把这些液体拉回到你的腿上，远离你的头部，这会使你站起来时感到头晕。但是你也会开始喝更多的水，几天后你的液体水平就会恢复正常。

太空贫血

当你的肾脏排出多余的液体时，它们也会减少分泌液体促红细胞生成素，一种刺激骨髓细胞产生红细胞的激素。红细胞产量的减少与红细胞数量的减少相匹配血浆使卷红细胞压积(红细胞占血液体积的百分比)与地球上相同。当你回到地球，你的红细胞生成素水平将增加，你的红细胞计数。

弱的肌肉

当你处于微重力状态时，你的身体采取“胎儿”姿势——你微微蹲下，手臂和腿半弯在你面前。在这个姿势中，你不需要使用很多肌肉，特别是那些帮助你站立和保持姿势的肌肉(反重力的肌肉).作为你在船上的停留国际空间站拉长，你的肌肉就会改变。你的肌肉会减少，这就形成了“鸟腿”的外观。这个肌纤维类型从慢抽动到快抽动。你的身体不再需要像站立时那样的慢肌力耐力纤维。相反，当你快速离开空间站表面时，需要更多的快速收缩纤维。你在空间站待的时间越长，肌肉就越少。肌肉质量的丧失会让你变得更虚弱，在长时间的太空飞行和回到地球引力的家园时都会出现问题。

脆弱的骨头

在地球上，骨骼支撑着身体的重量。骨骼的大小和质量与某些骨细胞(造骨细胞)形成新的矿物层和其他细胞(破骨细胞)咀嚼那些矿物层。在微重力状态下，你的骨头不需要支撑你的身体，所以你的所有骨头，尤其是你的臀部、大腿和下背部的承重骨头，都比在地球上使用得少得多。在这些骨骼中，成骨细胞沉积新骨层的速度减少了(没有人知道确切的原因，尽管人们认为力量和压力的变化在某种程度上与之有关)，而破骨细胞咀嚼骨骼的速度保持不变。结果是，只要你保持在微重力状态，这些骨头的大小和质量就会继续下降，速度大约为每月1%。这些骨量的变化使你的骨头变弱，更有可能在你回到地球引力时断裂。目前还不知道有多少骨质流失可以在返回地球后恢复，尽管可能不是100%。骨骼的这些变化可能会限制太空飞行的持续时间。在这一领域需要进行更多的研究。

除了虚弱的骨骼外，当你的骨骼被破骨细胞咀嚼时，你血液中的钙浓度也会轻微增加肾脏必须摆脱过量的钙，这使他们容易形成痛苦的肾结石。

如何帮助你应对微重力环境？对于非生物，航天飞机或空间站中的每一个物体都必须放在储物柜中，用尼龙搭扣绑紧或贴在墙上。

例如，当你在微重力环境下吃饭时，你必须用支点固定在航天飞机上，你的餐盘用带子固定在你身上。你的食物往往是粘性的或糊状的，比如大米或花生酱，这样它们就不会飘走。如果你在工作岗位上，你会用皮带和脚蹬来约束自己。便携式设备，例如笔记本电脑，系在您（如上所示）、设备架或航天器壁上。

对于在国际空间站停留期间发生在你身体上的所有这些变化，你能做些什么来保持健康，特别是在你返回地球后？记住，我们必须主要处理三个变化：

失水

处理液体流失的一种对策是一种叫做下半身负压（LBNP）它在你的腰部以下使用类似真空吸尘器的吸力，将液体保持在腿内。这种设备可以安装在跑步机等运动设备上。你可能每天花30分钟在LBNP，以保持你的循环系统在近地状态。

另外，在你返回地球之前，你可以喝大量的水或电解质溶液来帮助补充你失去的液体。这可以防止你站起来走出航天飞机时晕倒。

肌肉和骨骼的退化

美国宇航局和俄罗斯航天局发现，在太空中减少肌肉和骨量损失的最佳方法是经常锻炼。这可以训练你的肌肉，防止它们恶化，并对你的骨骼施加压力，产生类似于体重的感觉。你每天在各种机器（跑步机、划船机、自行车）上锻炼多达两个小时。你必须在运动中受到约束，通常是通过产生张力的带子，如蹦极绳，将你固定在机器上。

需要做更多的研究来制定微重力下人体变化的对策。这项研究必须在地面和外层空间进行——在太空中进行国际空间站——同时使用人类和动物。这类研究的结果将有助于改善宇航员的健康状况，并为长期的太空探索铺平道路，如太空旅行火星．

方向和运动通过使用前庭系统，位于内耳的上部。

前庭系统是这样感知的相对于重力的方向当前位置otolithic器官包含碳酸钙晶体(粉笔)。这些晶体附着在毛样感觉神经细胞在不同的方向(x、y和z轴)。

前庭系统是这样感知的运动如有三个半规管用于感应运动，特别是加快．它们彼此以直角定向，每个方向都在三个方向(x、y或z轴)中的一个。它们含有一种叫做内淋巴和毛样感觉神经细胞．