观察者网：将来载人登月，路上可能还只是在太空“小住”，但如果奔赴火星，就要像现在“天宫”里的宇航员那样待上几个月了。航天员在失重环境中工作和生活，这样的环境对他们的身体健康有什么样的影响？

郭金虎：失重环境对人的影响是全方面的。地球上所有生物都是生长在有重力的环境里，已经适应了这种环境，很难在没有重力的环境中生活。

举个例子，鲸鱼在海滩上搁浅后很快就会死亡，因为没有了海水，它无法支撑自己的体重。对于鲸鱼来说，相当于海水的浮力抵消了一部分的重力，搁浅就像是来到了“重力增加”的环境。对于人类来说，进入太空就像是“抽掉”了重力，是很难适应的。

长时间生活在失重环境中，人会面临骨质疏松、肌肉萎缩、“空间运动病”等问题，在太空中锻炼往往只能起到缓解的作用。航天员，尤其是长期在轨的航天员，回到地面之后是需要康复一段时间的。美国双胞胎实验计划的参与者斯科特·凯利（Scott Kelly）在他的书里写到过，他从太空回到地球后，身体每个部位都在疼痛，和家人聚会吃饭的时候也痛得无法忍受，只能回到卧室躺下。可见失重对人的影响是非常大的。

除了肌肉和骨骼外，失重对心血管系统影响也很大。我们站在地面上，血液主要流向下肢，站立时间久了可能会引起静脉曲张。但在低重力的太空中，血液会流向头部和胸部。所以我们会在新闻中看到，航天员在太空中脸部浮肿，这被称为“月亮脸”（moon face），就是因为血液涌向了头部。血液涌到头部可能还会影响视力，对眼球的形状和结构、视网膜甚至视神经产生影响，导致视力下降。

中国航天员科研训练中心会对航天员的生理、心理、行为、工作效率等问题进行系统性的研究，以保障航天员的健康与工作效率。在生物节律等方面，航天员也会使用一些设备来监测健康状况。

观察者网：您刚才提到了“空间运动病”，这是一种什么样的症状？

郭金虎：“空间运动病”主要是对平衡感以及本体感觉的影响。比如我们在地面上原地转一圈，即使把我们的眼睛蒙起来，我们也知道自己在转圈。在加速或减速移动的时候，或者在坐车时加速或刹车的时候，我们都能感受到这种速度的变化。还有一些人前庭系统不太好，对速度、方向的变化太敏感，就有可能晕车。

人体的内耳中有一种叫耳石的器官，汽车急刹车的时候，人已经停住了，但耳石会因为惯性继续向前移动，这就会刺激毛细胞纤毛并产生神经信号，所以你就能感受到速度的变化。

然而，在太空中是没有重力的，航天员的前庭系统就可能出现问题。也就是说，由于太空中没有重力，重力对耳石的影响几乎消失，那么你对位置、速度变化的感知就会出现极大的偏差。第一个出现空间运动病症状的是苏联航天员季托夫，1961年他乘“东方2号”飞船进入轨道后，他感觉自己脚朝上、头向下地倒悬着，还感觉自己在倒着飞。然后又感觉头在晃动，他因此头晕目眩，甚至出现呕吐症状。这状态跟我们地面上晕车有点像，因此可以幽默一点，把这种情况叫作“晕飞船”。

我们常说的“空间运动病”主要指的就是方向感、平衡感以及本体感觉到影响，这会影响航天员的许多行为，甚至影响他们的工作效率。在地面，我们根据物体下落的方向可以确定上方和下方，但在空间站里是没有重力的，就不能通过这种办法确定上下。实际上，在空间站里并不存在客观的上下方位，而是为了生活和工作方便人为标定的，在这种环境里，航天员睡觉时可以平躺、直立，或者采用倒立的姿势睡觉，都不会感到有什么区别。

以前美国的统计数据显示，空间站的航天员服用最多的药物就是用于改善“空间运动病”的影响，排在第二名的药物则是改善睡眠。一般而言，多数航天员的空间运动病会在进入太空一段时间后消失，但也会在后续的时间里突然复发，而且目前尚未发现其中的规律。

观察者网：您的研究方向是生物钟，我们很多人都听说过生物钟与日常作息有关，但它与载人航天有什么样的关系？

郭金虎：地球的自转周期大约是24小时，有白天和黑夜，光照、温度、湿度等环境因素都会改变。生物生存需要适应环境，不仅要适应高山、海洋等空间的特征，还要适应时间的变化。就像在沙漠里，生物不能只适应白天干旱高温，也要适应沙漠夜晚的环境。

生物钟是经过长期进化产生的，是很多生物适应环境昼夜变化的内在机制。比如人的体温，在傍晚时最高，凌晨时最低，有明显的昼夜节律，相差1℃左右。人的血压、花朵绽放、蔬菜分泌抗虫物质等等，都有昼夜节律，受生物钟影响。

太空的环境和地面不一样，太空是失重环境，光照变化周期也和地面不一样。比如中国空间站每90分钟绕地球一圈，每天绕地球飞行16圈，这90分钟就是空间站昼夜交替的周期。空间站还存在噪音问题，噪音可能在50-60分贝左右甚至更高。在这样的情况下，人的睡眠、生物节律其实都会受到很大的影响。航天员本身也很忙，作息安排没有那么规律，所有这些因素都会导致航天员的生物钟出现紊乱。但到现在，还没有人知道为什么人的生物钟在太空中会发生这样的变化。

5月28日，神舟十八号航天员乘组完成第一次出舱活动（中国载人航天工程办公室）

几十年前，对太空环境下的生命科学研究主要是美国、苏联进行的，欧洲一些国家也有参与。国际上会把猴子、老鼠或者更加低等的生物送到太空，观察它们的生物节律变化。我国相关研究大约是在近20年前开始的。但到目前为止，各国对于空间环境下生物钟的变化规律研究还不是很系统，很多问题还不清楚。相比于其他领域，对生物钟的研究还是比较少的。

生物钟是历经亿万年的岁月演化而来的，它赋予了我们适应地球昼夜环境（具有24小时的光照和温度变化周期）的能力，但也使得我们难以适应空间以及其他星球的昼夜环境。比如空间站一昼夜只有90分钟，月球大概是30天，火星一昼夜倒是跟地球比较接近，但仍然多出约40分钟。以后我们在月球基地和火星基地生活、种植作物、饲养动物，得依赖人工光照调节昼夜节律，否则哪怕只部分受到火星环境的影响，都可能对作物的生长和收成带来不利影响。

当然，最终当人类携带其他生物在月球、火星上长期生活后，人类及其他生物也会开始改变，去适应那里的环境。这是一个漫长的演化过程，至于演变成什么样子，只有未来才可能知晓。