1 定义与范畴
1.1 学科定义
航天医学是研究人类在航天特殊环境中的生理、心理变化及疾病防治规律，并保障航天员在轨健康、安全与工作效率的交叉学科。它系统性地探索失重（微重力）、空间辐射、隔离密闭环境、昼夜节律改变等因素对人体各系统的影响机制，在此基础上发展医学监测、健康维护、疾病诊断与救治技术。航天医学的最终目标是使人类能够在近地轨道、月球、火星乃至更远的深空环境中实现安全、健康、高效的长期生存与活动。
1.2 与其他学科的关系
1.2.1 与航空航天医学的联系与区别
航空航天医学是航天医学的上位学科，涵盖航空医学（关注大气层内飞行）与航天医学（关注大气层外空间）两大部分。二者的共同点在于都需要应对加速度、低压缺氧、振动、噪声、心理应激等飞行环境挑战。区别在于航天医学额外面临的空间特殊性更为显著：微重力导致体液化移、骨骼肌肉流失等航空环境不存在的生理问题；空间辐射包含高能粒子，远强于航空接受的宇宙射线；长期隔离与密闭持续时间可达数月甚至数年，远超常规航班的短时飞行。因此，航天医学在生理效应机制、医疗保障体系、远程医疗与应急撤离等方面的技术需求，比航空医学更为复杂和极端。
1.2.2 与空间生物学、空间生物医学的交叉
空间生物学侧重于研究生命体（从微生物到动物）在空间环境中的基本生命过程，例如细胞信号传导、基因表达、生长繁殖等基础问题。空间生物医学则将生物学知识应用于医学问题，如利用空间微重力环境研究骨代谢疾病机制或药物筛选。航天医学与这两者的交叉点在于：空间生物学揭示的细胞与分子机制，为航天医学理解失重性骨流失、免疫功能改变等提供了基础依据；空间生物医学的工程技术（如生物反应器、器官芯片）则被航天医学用于设计在轨医学实验与诊断工具。三者共同构成从基础研究到临床应用的知识链条。
1.3 研究目标与核心问题
航天医学的研究目标围绕三大核心：保障航天员的在轨健康与安全、维持任务执行效率以及实现长期深空飞的医学可行性。具体而言，需要解决的核心问题包括：如何防止或逆转失重引起的骨密度流失与肌肉萎缩；如何有效屏蔽或药物防护空间辐射；如何管理隔离环境中的心理应激与乘组冲突；如何在有限资源下开展紧急疾病诊断与手术；以及如何适应月球、火星的低重力环境对人类生殖、发育、遗传的长期影响。随着商业航天的兴起，非专业健康的太空游客的医学准入标准也成为新的焦点问题。
2 发展历史
2.1 早期探索阶段（20世纪40-60年代）
2.1.1 动物实验与亚轨道飞行
20世纪40年代末至50年代，美国与苏联通过火箭搭载动物（如猴子、狗、果蝇、小鼠）进行亚轨道飞行，以检验生物能否耐受发射加速度、失重与返回过载。1947年美国V-2火箭搭载果蝇首次成功回收；1957年苏联的“莱卡”狗乘坐斯普特尼克2号进入地球轨道（未返回）；1960年苏联的“贝尔卡”与“斯特列尔卡”犬完成一天轨道飞行后安全返回。这些早期实验证明了高等动物能够在短期失重下存活，但也观察到心率紊乱、体温调节异常等问题，为载人航天提供了必要的生物学安全依据。
2.1.2 东方号与水星计划中的医学初探
1961年4月12日，苏联宇航员尤里·加加林乘坐东方号飞船完成108分钟的单圈飞行，标志着人类首次进入太空。医学监测发现失重导致面部水肿（体液头向转移）、轻度运动病。同年5月5日，美国宇航员艾伦·谢泼德完成亚轨道飞行，水星计划随后在1962年进行了首次轨道飞行（约翰·格伦）。这些早期任务中，医学研究人员重点监测了心率、血压、呼吸、心电、体温和体重变化，并初步掌握了空间运动病的发生频率（约1/3航天员受影响）。此阶段建立了航天员医学选拔的基本框架（如心肺功能、前庭功能测试）和在轨医学数据的遥测技术。
2.2 载人航天成熟期（20世纪70-90年代）
2.2.1 空间站时代的医学研究（礼炮号、天空实验室）
1971年苏联礼炮1号发射，首座空间站运行。1973年美国天空实验室发射，搭载了当时最先进的医学研究设备。天空实验室的三次载人任务（最长84天）系统测量了失重对骨骼、肌肉、心血管、血液成分的影响：航天员在微量白质代谢增加、红细胞质量下降约10%、臂围和腿围减少乃至出现“鸡腿”现象。苏联的礼炮6号、7号空间站（1977-1986）开展了更长期的飞行（最长237天），观察到骨密度每月流失1-2%、下肢肌肉横截面积显著减小，并尝试了抗阻锻炼和电解质补充等对抗措施。这一阶段正式确立了“失重是主要生理威胁”的认知，并认识到返回地面后立位耐力下降（易晕倒）和运动能力衰退的普遍性。
2.2.2 航天飞机与和平号上的长期医学观测
1981年首飞美国航天飞机，其可重复使用设计使得更频繁、更多样化的医学实验成为可能。航天飞机携带“空间实验室”模块，进行了包括航天员自身神经功能测试、人体离心机锻炼效果评估、空间辐射剂量测量等实验。自1986年苏联和平号核心舱发射到2001年退役，和平号成为首个长驻空间站，连续驻留记录从1988年的366天升至1995年的438天（俄罗斯宇航员瓦列里·波利亚科夫）。和平号上的医学研究揭示：长期飞行后骨骼恢复需要数倍于飞行时间才可接近正常；免疫功能出现持续性抑制（如T细胞增殖能力下降、潜伏病毒再激活）；心理社会方面，长期隔离（尤其是美俄乘组人员语言与文化差异）引发了关于乘组冲突和团队心理支持的早期思考。
2.3 当代与未来（21世纪至今）
2.3.1 国际空间站的系统性医学研究
1998年国际空间站开始组装，至今已有连续二十余年的载人有人驻留。国际空间站上的医学实验规模空前，每年执行数百项人体与生物学实验。关键发现包括：失重性骨流失并非无限持续，在大约一年后趋于平台期；心血管系统逐渐适应微重力却导致返回后立位耐力下降加剧；空间辐射剂量（内轨道约0.5-1.0毫西弗/天）虽低于地磁防护范围但显著高于地面水平。此外，通过尿液、血液、唾液等样本的定期采集，研究人员发现了微重力下肾脏结石风险增加、维生素D代谢异常、肠道菌群改变等新问题。国际空间站还开创了在轨超声成像、静脉注射、远程医疗会诊等实用技术，并建立起标准化的航天员健康监护数据库。
2.3.2 商业载人航天与深空任务的前瞻医学
2010年代起，美国SpaceX、蓝色起源等商业公司开展载人飞行（旅行者龙飞船、新谢泼德火箭），航天医学面临“非专业受训者”的健康保障需求。商业太空乘客通常年龄偏大（如2021年灵感4号任务乘组最大年龄69岁，部分乘客有既往疾病史），需建立更宽容但谨慎的短时飞行准入标准。同时，美国阿耳特弥斯计划、双边火星探索意向推动深空医学预研：月球任务（约7-14天）可能容许轻度医疗不事件，而火星任务（往返约2-3年）必须在自主医疗、远程指导下进行高级救治（如手术）。国际航天界正在讨论“医疗自主权”概念——深空飞船作为移动医疗单元，配备药箱、诊断设备及可能的人工智能辅助诊疗系统，航天员需接受临床级别急救训练。
3 航天环境对人体的生理影响
3.1 失重（微重力）效应
3.1.1 心血管系统变化
3.1.1.1 体液转移与立位耐力下降
进入微重力的最初数小时，约1.5-2升血液从下肢和腹部转入上腔静脉系统，导致面部浮肿、颈部静脉充盈、下肢围度减小。这种体液头向转移刺激心房利钠肽分泌，使得排尿增加，最终血浆容量减少约10-15%。返回地球时，重力恢复但血容量相对不足，立位时血液淤积于下肢，回心血量减少，多数航天员出现立位耐力下降（表现为头晕、心悸、严重时可晕厥），这种状态可持续数天至数周。
3.1.1.2 心律失常与心脏重构
微重力下心脏负荷减轻（左心室射血阻力降低），心室壁厚度发生轻微减少，类似“失用性萎缩”。部分航天员出现心律异常，包括室性早搏、一度房室传导阻滞，但大多无临床意义。长期飞行（>6个月）可导致左心室质量轻度下降，但通常在返回后数月恢复正常，尚未观察到不可逆的结构损害。
3.1.2 骨骼肌肉系统变化
3.1.2.1 骨密度流失与骨质疏松
微重力下，骨代谢平衡转向骨吸收增加（破骨细胞活性增强）而骨形成减少（成骨细胞活性抑制），导致骨矿物质密度以每月约1-1.5%的速度流失，集中于承重骨（腰椎、髋部、股骨颈、跟骨）。流失程度存在个体差异，部分运动少、钙摄入不足的航天员流失更快。长期飞行后骨密度的恢复是一个缓慢过程，通常需要飞行时间的2至4倍，且可能无法百分百恢复到飞行前水平，对长期深空任务（如火星）构成骨折风险隐患。
3.1.2.2 肌肉萎缩与肌力下降
抗重力肌群（如小腿腓肠肌、比目鱼肌、腰背竖脊肌）出现显著萎缩，飞行1个月后小腿肌肉横截面积减少约5-10%，飞行6个月后可减少15-20%。肌肉纤维类型以慢肌（I型）减少为主，伴随肌纤维横截面积下降、肌力（尤其是伸膝、跖屈力量）下降10-30%。萎缩机制涉及蛋白质合成减少、分解增加以及神经肌肉接头的退变。不运动的话，萎缩进程大约在头2个月最为剧烈，之后放缓但持续。
3.1.3 神经与前庭系统
3.1.3.1 空间定向障碍与空间运动病
进入微重力后，前庭系统（耳石器与半规管）收到异常信号，高发于飞行最初48-72小时。约60-80%的航天员经历空间运动病，表现为恶心、呕吐、出汗、不适、倦怠，严重者可影响任务操作（但大部分经药物（如东莨菪碱、胃复安）和控制姿势后缓解。适应后（3-7天），前庭-视觉-本体感觉重新整合，运动症状消退。但适应效应在返回地球后导致“地球-空间不适应综合征”，即着陆后数天内有“晕车”感。
3.1.3.2 神经肌肉协调改变
微重力下感觉输入的变化（如缺失正常的重力垂直参考）导致运动控制和协调模式的调整。航天员最初在需精细操作的任务（如对接、控制设备）中表现笨拙，握力与手部定位能力下降。这种“感觉运动适应”通常持续数天至1-2周完成。长期飞行后，返回时出现步态不稳、转身困难、自主运动障碍（“空间失调下肢”）等，需数天至数周恢复。
3.1.4 免疫与内分泌系统
3.1.4.1 免疫功能抑制与潜伏病毒再激活
大量地面模拟（如卧床实验）和飞行后分析表明，航天飞行可导致免疫功能下调：自然杀伤细胞活性降低、T淋巴细胞对植物血凝素的增殖反应减弱、细胞因子分泌（如干扰素-γ、白细胞介素-2）减少。最显著的临床表现为潜伏病毒（如EB病毒、水痘-带状疱疹病毒）的再激活概率上升，在疱疹病毒抗体水平增高的航天员中可见口腔疱疹（水泡）或眼带状疱疹。航天员感染风险（如感冒、皮肤感染）在近期飞行中控制较好，但长期深空任务中需关注。
3.1.4.2 激素水平改变（皮质醇、生长激素等）
受应激与失重影响，下丘脑-垂体-肾上腺轴被激活：血浆皮质醇水平轻度升高（约10-20%），这可能与能量代谢调整、免疫抑制相关。生长激素（GH）分泌总量可能在飞行中增加，但其介导的胰岛素样生长因子-1（IGF-1）水平变化不一致。短期飞行中皮质醇与去甲肾上腺素升高较明显；长期飞行中，有些指标（如甲状腺激素T3、T4）有轻度下降趋势，但均处于代偿范围内。
3.2 空间辐射效应
3.2.1 辐射来源与类型（银河宇宙射线、太阳粒子事件）
空间辐射主要来自两部分：银河宇宙射线（GCR）由高能质子与重离子（如铁离子、氧离子）构成，能量极高且持续存在；太阳粒子事件（SPEs）是太阳爆发时喷发的大量质子（以低能质子为主，高能可穿透舱体）。GCR剂量率较低（约0.3-1.0 mSv/天），但有高线性能量转移（LET）成分，生物效应强；SPEs虽突发且短暂（数小时至数天），但能量大时可导致急性辐射危害。地磁场屏蔽了近地轨道的部分粒子，而深空（月球、火星路途）的地磁防护近乎为零，且舱壁对高能GCR的屏蔽效率有限。
3.2.2 急性与慢性辐射损伤
3.2.2.1 白内障、癌症风险
慢性低剂量率辐射会增加航天员患癌症（尤其是白血病、实体癌）的终生概率。基于原子弹幸存者的线性外推模型，NASA估算在6个月的国际空间站任务（约10-50 mSv）中癌症死亡风险为0.1-0.3%；而火星任务（全程约2-3Sv）可能使终生癌症致命风险上升至5%以上，超出可接受水平（目前NASA的上限为3%）。此外，高LET粒子更容易诱发眼晶状体浑浊（白内障），国际空间站宇航员中已有早期白内障病例报道，但确切的因果关系尚在研究中。
3.2.2.2 中枢神经系统辐射效应
GCR中的高能铁离子可穿透血脑屏障，损伤神经元树突分支、导致神经炎症与氧化应激。动物实验和行为学测试暗示，空间辐射可能加速认知功能下降（如记忆力、决策能力），增加焦虑样行为。虽然人类在轨飞行尚未明确报道认知永久性损害（适应与代偿可能发挥了作用），但对于长达数年的深空飞行，这一风险成为了关键担忧之一。
3.3 心理与社会因素
3.3.1 隔离与密闭环境心理应激
航天员在狭小密闭的空间站内与外界隔离数月，远离家人和地面熟悉环境，容易出现孤独、思乡、情绪低落（类似于“冬季综合症”）。噪音（风扇、泵、空调声持续存在）、微弱震动、照明单调（无昼夜交替感觉）进一步加重心理负荷。国际空间站上，大约30-50%的航天员报告过短暂的情绪不稳定、烦躁或轻微抑郁症状，但罕见严重精神障碍。
3.3.2 昼夜节律紊乱与睡眠障碍
空间站约每90分钟绕地球一圈，导致一天内经历16次日出日落，但航天员仍按照地面（UTC或莫斯科时间）的24小时作息。然而微重力下缺乏重力作为“时间定位信号”，加之工作压力、光照环境（无自然光谱）、值班安排，使得很大比例航天员（>50%）出现入睡困难、频繁觉醒、睡眠时间缩短（通常<6小时）。睡眠不足影响认知能力、情绪稳定与任务安全，睡眠药物（如唑吡坦）常被使用。
3.3.3 乘组冲突与团队协作问题
长期密闭的小组生活中，成员之间的个性差异、文化背景、工作压力、作息不同可能导致摩擦或冲突。历史上多国组建（美俄合乘）时期曾报道过语言障碍、沟通不畅及领地争夺事件（如和平号时有成员因使用卫生间时间过长发生争吵）。良好的团队选拔（情商、适应力）及团队训练（包括冲突解决技巧）被视为关键屏障。目前国际空间站采用定期视频会议、乘组领导力培训以及“社交时间”活动（如一起看电影、玩国际象棋）来缓解人际关系压力。
4 航天医学监测与保障技术
4.1 在轨医学监测系统
4.1.1 生理参数实时采集（心电、血压、脑电等）
空间站安装有可灵活携带的生理参数采集模块（如NASA的“HRF-2”系统、俄罗斯的“生理”综合装配），支持对各主要生理参数的实时监测：12导联心电（定期记录）、动态/静态血压、呼吸频率、体温、皮肤温度、经皮血氧饱和度。部分设备可集成在可穿戴背心或头带上实现连续24小时监测。脑电（EEG）测录主要用于睡眠研究、疲劳评估和神经适应实验，但受限制（设备较大、任务中慎用）。所有数据通过数据中继卫星传回地面医疗中心进行远程分析。
4.1.2 生物样本检测（血液、尿液、唾液）
国际空间站配备有离心机、冷藏箱、真空采血管和便携式分析仪（如i-STAT血气分析仪）。航天员按计划（每30-60天）定期抽血（通过静脉穿刺或指尖采血）、收集24小时尿液、刺激收集唾液。样本经冷储后下行返回地面进行更精密的生化（如骨代谢标志物、激素、细胞因子、微量元素）、免疫学及核酸检测。部分飞行中实时分析，如血液学（红细胞压积、白细胞分类）和电解质水平。
4.1.3 远程医疗与人工智能辅助诊断
地面医学团队通过网络与飞控中心实现远程会诊：健康医生可通过视频与航天员对话，查看超声图像（航天员自己或同事操作超声探头，地面实时指导）、阅读生化报告。近年来，人工智能被引入图像分析（自动识别超声中的器官边界、评估积水）、生理信号异常模式检测（如心律失常分类），并开始训练诊断系统辅助航天员进行早期决策（例如区分皮肤感染的类别），有助于加快响应能力。
4.2 航天员健康维护措施
4.2.1 日常锻炼方案（抗阻与有氧训练）
抗阻训练（使用专门的阻力装置，如ARED（高级阻力锻炼设备），通过真空圆柱提供阻力）和 aerobic 有氧训练（跑步机与自行车功量计）被列为国际空间站每日必修科目。标准方案为：每周至少6天，每次约60-90分钟，包含抗阻（腿、背、胸、核心各肌群）和有氧（30-40分钟中等强度运动，如跑步6-8 km/h、骑行75-100瓦）。锻炼计划根据个体和飞行阶段动态调整，由地面训练师每周评估反馈。锻炼虽不能完全阻止骨丢失，但可以减缓流失速率（骨密度保留量大约60-80%），且有效维持心肺功能、肌肉力量。
4.2.2 药物与营养干预
4.2.2.1 抗骨流失药物与补钙策略
航天员每日补充维生素D（600-800 IU）与钙（1000-1200毫克），通过强化食品或补充剂实现。研究显示双膦酸盐类药物（如阿仑膦酸钠）在航天员（例如天空实验室就测试了类似药物非正式使用）中可能减缓骨吸收，但在微重力下的系统性临床试验仍不足。他汀类药物的抗炎、抗氧化潜力也被关注。目前推荐的重点仍然是锻炼 + 充分营养 + 阳光模拟（维D）。
4.2.2.2 辐射防护剂与抗氧化剂
地面模型表明，抗氧化剂（如维生素C、E、硒、番茄红素、β-胡萝卜素）可部分清除辐射诱导的活性氧，降低细胞损伤。NASA为深空任务开发了针对放射防护的联合配方（例如“RSVP”方案：抗氧化剂+抗炎药+DNA修复支持剂）。但尚无在人体上验证的内服辐射防护剂完全获批用于空间飞行；目前最有效的手段仍是舱体屏蔽与预警下的躲避。
4.2.3 心理支持与休闲活动
空间站配备心理支持系统：地面心理咨询师定期（通常每周一次）通过保密视频通话与航天员交流；航天员可携带个人娱乐设备（笔记本电脑、书籍、音乐、游戏机）、收储家庭照片和信件。休息日允许部分自主安排（看电影、健身、瑜伽、与家人私密通话）。国际空间站还举办文化节、太空摄影展等项目以提升士气。
4.3 应急医学处置
4.3.1 空间站紧急医疗预案
空间站制定了分级响应预案：I级（威胁生命）立即启动紧急医疗撤离决策；II级（潜在严重但暂可控）地面指导处置；III级（轻症，按手册自行处理）。药物柜配备超过200种药品，涵盖抗生素、镇痛药、止吐药、镇静药、肾上腺素、创伤止血剂、抗心律失常药等。急救箱包含气管插管、胸穿包、缝合包、止血带、消毒液。
4.3.2 在轨救治与下行撤离对策
若发生紧急情况（如严重外伤、急性心梗、阑尾炎），空间站的乘组医生（有时是经过急救培训的非医学背景航天员）可施行有限救治：静脉输液、给氧、注射药物、使用除颤器。如患者需要专业外科或重症监护支持且当地条件无法满足，则启用“返回撤离程序”——最快可在数小时内将患者放入联盟号（或龙飞船）返回舱脱离空间站，约3-4小时后降落地球地面。这是目前最优的终极处置方案。
4.3.3 航天外科手术可行性探讨
长期深空任务中，返回地球不可行，必须在船上开展手术。目前主流方向是建立“自主手术能力”：配备腹腔镜-微型手术机器人（如MIRA机器人）和远程AI辅助，由非外科医生操作的“外科急救医生”完成常见腹腔手术（如阑尾切除）。但微重力下血液流动和器官位置偏移、器械固定困难、术后感染控制差等问题尚在实验中。动物模型观察表明，腹腔镜在模拟微重力下具可行性，但培训需求和手术时间大幅增加。
5 航天医学工程与生命支持
5.1 空间生命支持系统
5.1.1 氧气、水、食物循环再生
国际空间站的生命支持系统（Environmental Control and Life Support System, ECLSS）采用闭环再生设计：通过电解水制氧（从尿和废水中回收水），二氧化碳去除采用分子筛吸附（痕量污染物去除），同时从尿液、冷凝水再生为可饮用纯净水（几乎满足全部用水需求）。食物则无法再生，需从地面定期补给（或通过“天舟”“进步”货运飞船补充），经过辐照或冻干处理的长保质期食品占主导。未来月球或火星基地将尝试更高级的闭环：基于植物水培或“藻类-微生物”光生物反应器生产部分食物与氧气。
5.1.2 废物管理与微生物控制
空间站的固体废物（如包装、纸巾、粪便）被真空干燥并装入废物袋中暂存，最终随耗尽舱段返回大气烧毁。微生物控制是关键：每天对环境表面、空气和水的微生物进行采样并送检地面分析。空间站内空气总细菌通常低于每立方米数百菌落形成单位（CFU）。但局部高湿度区域（如健身房）可能滋生霉菌，需定期用消毒剂擦拭。对航天员自身，定期皮肤黏膜采样追踪抗药菌株。
5.2 航天员健康保障装备
5.2.1 抗荷服与体液转移装备
下肢负压装置（LBNP）是一种对抗体液转移的设备：通过密封裤（从膝盖下拉至腰部），施加负压（-20~-40 mmHg），模拟重力下血液向下移位，可在返回前使用以提升立位耐力。抗荷服（如充气式腹带与腿套）在返回中和着陆后立即穿着，通过压迫下肢和腹部增加中心血容量以预防立位晕厥。俄罗斯的长裤式“KENTAVR”和美国的“Penguin Suit”（一种弹力抗荷服）使用较普遍。
5.2.2 锻炼设备（跑步机、自行车功量计、抗阻训练器）
跑步机（如CEVIS系统）采用弹性绳捆绑系统（将航天员拉到跑台上模拟重力约75%体重），可完成步行、跑步（速度0-20 km/h）；自行车功量计（如CEVIS的卧式Cycle Ergometer with Vibration Isolation and Stabilization）提供阻力0-350W；抗阻训练器ARED（Advanced Resistive Exercise Device）通过真空缸产生最大约600磅的阻力，支持深蹲、硬拉、卧推等多种动作。这三者组成了国际空间站的基本锻炼单元。
5.2.3 睡眠舱与降噪装备
航天员使用个体睡眠舱（如国际空间站的“Sleep Station”），通常一个矩形舱室配有隔音帘、照明和简易通风。微重力下卧具包括睡袋（可固定在舱壁或地板），同时可用眼罩和耳塞降噪。舱内的空气流通极为重要，避免二氧化碳积聚（会导致第二天头痛）。更好的未来设计包含吸音材料和主动降噪技术。
5.3 舱外活动医学保障
5.3.1 舱外服生理学设计
舱外服必须维持人体在真空环境中的生存：提供纯氧呼吸（1/3大气压约29.6 kPa）、温度与湿度调节、推进推进控制。生理学上需要关注的参数包括氧气流量、二氧化碳水平、心率、皮肤温度（监测有无过热/过冷）。舱外服还设有低压预警与应急氧气供应。航天员在出舱前进行“预呼吸”（呼吸纯氧量为清除组织和血液中的氮气），以降低减压病风险。
5.3.2 减压病预防与治疗
舱外服压力远低于舱内（如29.6 kPa vs 101.3 kPa），若预呼吸不充分，快速减压时溶解在组织中的氮气形成气泡，可导致关节痛、皮肤麻刺、淋巴肿胀甚至神经系统症状（头痛、眩晕、瘫痪）。预防程序包括：在出舱前进行约2-3小时100%氧气预呼吸；限制舱外活动持续时间（一般6-8小时）；若出现症状，立即返回舱内加压（进入气闸时压力恢复至101.3 kPa）。历史上国际空间站已报道过约10次轻微减压病事件，通过立即返回舱内干预解决。
6 空间药理学与医学实验方法
6.1 药物在微重力下的药代动力学变化
微重力导致的生理改变（如血容量减少、肝血流量下降、胃肠道排空变化）显著影响药物在体内的吸收、分布、代谢和排泄。一些药物（如抗生素头孢唑林）的口服吸收率可能下降（因胃肠道蠕动和血流变化）；脂溶性药物可能因体液转移而改变分布容积；肝药酶（特别是CYP450家族）活性在细胞实验和动物中显示下调，可能影响药物半衰期。国际空间站进行过代表性药物的药代实验（如对乙酰氨基酚、西酞普兰），结果显示某些药物代谢常数与地面差异可达20-40%。因此，空间任务中的药物剂量调整必须事先用生理学模型和微重力实验验证，尤其是急救用药，避免毒性或失效。
6.2 空间专用药品的研制与储存
空间药品需满足长期储运的稳定性要求：在宽温范围（-20~+40℃）、高辐射、低湿度条件下保持有效成分不变。目前采用以下策略：药物以干粉密封包装临用时溶解；采用辐射耐受性更好的包材；预填充注射器以避免微重力下抽药气泡干扰。美国NASA与俄罗斯医监局已建立空间药房目录（约200种药物），并持续更新稳定性数据。未来深空任务中，将考虑在飞船上设备载药制剂（如水化粉末）和药品再供给能力匹配任务时长。
6.3 空间医学实验设计
6.3.1 在轨动物与细胞实验
动物模型（如小鼠、大鼠）用于研究失重对骨代谢、免疫系统、神经发育的影响；实验设计需充分考虑运输过程中的应激与着陆时冲击。国际空间站的“动物栖息设施”（Rodent Research System）可以容纳20只小鼠，提供照明循环、空气净化、监控摄像头和食物/水供给。细胞实验则使用生物反应器（如“细胞培养模块”）进行悬浮培养，研究微重力对细胞形态、分化、基因表达的影响。这些都是更好地理解基础机制的工具。
6.3.2 人体实验伦理与受试者保护
航天员（作为健康志愿者）参与在轨实验，必须符合严格的伦理准则：知情同意、自愿参加、随时可退出。实验方案需经多国（如NASA、ESA、JAXA等机构）的伦理委员会审核，确保收益大于风险。风险-收益评估中包含可能的不可逆损害（如长时间辐射暴露实验）。地面模拟受试者也必须享受相当的权益保护和健康补偿。
7 地面模拟与训练
7.1 地面失重模拟方法
7.1.1 抛物飞行与自由落体
飞机（如NASA的零重力公司“G-Force One”）进行抛物线机动，产生约20-30秒的微重力（0-0.05g）区间，用于短时效应研究（如前庭反应、空间运动病、流体行为）和设备测试（如航天服、液体输注系统）。虽然时间短、有多次拉高过载（约1.8g），但其可重复且成本较低，适用于基础操作训练和初步实验。
7.1.2 头低位卧床实验
人类研究的“标准”模拟失重模型：受试者保持-6°头低倾斜卧位长期卧床（数周至数月），血流头向转移及骨骼肌肉不负重状态与空间非常接近，可诱发骨流失（每月约1%）、肌肉萎缩、电解质失衡、立位耐力下降等变化。中国、俄罗斯、美国宇航部门均有专门的卧床实验设施（如NASA的“Human Isolation Chamber”）。此类实验对探索对抗措施（锻炼、药物）效果至关重要。
7.1.3 水浸模拟与干浸模型
短时间（数小时至数天）“干浸”模型（受试者悬浮在温水中被不透水薄膜包裹）可以更快地模拟失重对体液分布和眼压的影响。但无法用于长期实验，且水压对皮肤的浸渍效应会产生额外因素。总体而言，干浸法是研究与“空间适应综合征”和眼部问题关联（如空间飞行相关神经-眼部综合征）的重要互补工具。
7.2 航天员医学选拔与训练
7.2.1 体格与心理选拔标准
航天员选拔包括严格的医学体检（心血管、骨关节、视力、听力、呼吸系统、免疫功能、药物过敏、近期手术史等），以及心理筛查与评估（抗压能力、情绪稳定性、团队合作、领导潜力、冲动性低、适应力高）。国际空间站机构一般采用“航天员医学标准”文档（如NASA-STD-3001），包含可减少的“医学豁免”条款（允许如既往屈光不正手术、轻度哮喘、低血压等）。
7.2.2 抗荷耐受力与模拟任务训练
抗荷耐力训练在人类离心机上进行：受试者按递增过载（如1.5g、3g等）观察心率和血压反应，并学习对抗动作（收紧腿腹、特殊呼吸方法（如“推拉”动作））。模拟任务训练则包括密闭隔离舱实验（如俄罗斯的“地面火星-500”实验中，6人在封闭单元中隔离520天