今天是太空與您相伴的【第1838期】

蘇聯(lián)、美國的飛船在正式載人飛行前，都進行了數(shù)次搭載猴子、狗或猩猩等動物的實驗，用以觀察航天環(huán)境對人體的影響和檢驗飛船的生命保障系統(tǒng)。

為什么中國的無人飛船實驗，不讓動物先上太空？為了更好地說明此問題，我們首先來說說把動物送入太空的意義。

載人飛行的“先驅(qū)”

在浩瀚的太空中，除航天員外，還有遠遠超出航天員數(shù)目的各種動物曾經(jīng)或正在太空中飛行著。人們?yōu)槭裁椿ㄙM很大的代價把動物送上太空呢？

檢驗飛船系統(tǒng)的可靠性

載人航天的最終目的是將人送上天，使人能在太空環(huán)境中很好地生活和工作。為了達到這一目的，首要的任務是研制能夠適合人生存的航天器。但在從未實現(xiàn)地球軌道飛行之前，無論是設計人員還是航天醫(yī)學專家，對航天器的人—機系統(tǒng)能否經(jīng)受航天過程中多種特殊環(huán)境的考驗并無把握。因此，在將人送上天之前，可以利用動物對飛船系統(tǒng)進行一系列的測試和鑒定性飛行。

▲四名上天的狗狗合影

蘇聯(lián)和美國在將人送上天之前，都進行過多次動物飛行實驗，每次動物飛行實驗不僅對飛船的環(huán)境控制、生命保障和救生系統(tǒng)等進行了驗證，而且能為提出更完善的實驗設計奠定基礎。例如，蘇聯(lián)在“衛(wèi)星”2號飛船飛行后不到4個月，于1960年12月1日又發(fā)射了“衛(wèi)星”3號飛船。此飛船在返回地面時，由于自動穩(wěn)定系統(tǒng)出現(xiàn)故障，致使飛船和動物在大氣層中燒毀。此后，在改進飛船自動穩(wěn)定系統(tǒng)的基礎上，發(fā)射了載有動物的“衛(wèi)星”4號飛船和“衛(wèi)星”5號飛船，都取得了成功，然后蘇聯(lián)才決定發(fā)射載有航天員加加林的“東方”1號載人飛船，從而開創(chuàng)了人類進入太空飛行的新紀元。

了解太空飛行環(huán)境對人體的影響

太空環(huán)境充滿了危險和不確定性，如高度真空、超重、失重、輻射等等，尤其失重是地球上的人從未生活過的環(huán)境。載人航天前，科學家對在這種環(huán)境下人能否生存和工作有著不同的看法。一些醫(yī)學專家認為，失重可能會影響人體的各個生理系統(tǒng)，甚至危害人的生命安全，因此必須首先進行動物航天實驗，在確定對動物體無明顯影響的情況下，才能進行載人航天。

▲第一個上太空的地球生物，菜卡。

蘇聯(lián)和美國在載人航天之前都進行了多次多種動物的太空飛行，記錄了飛行過程中動物的生理指標（心率、血壓、心電和呼吸），在確保動物可以很好生存的情況下，才進行了載人航天。實現(xiàn)載人航天后，盡管動物航天“先驅(qū)”的重要作用有所降低，但在實現(xiàn)下一步的載人航天任務之前，例如，重返月球、進行星際航行，動物航天仍然起著“先驅(qū)”的重要作用。

深入開展航天醫(yī)學研究

動物和人體實驗證明，航天飛行可以引起各生理系統(tǒng)的明顯改變，但很多關于這些變化的潛在危害性、變化機理和有效防護措施等深入的醫(yī)學研究不能在人體中進行。例如，為了探討某些變化機理，必須從分子、細胞和組織水平上了解航天對人生理系統(tǒng)的影響，在實驗方法上需要采用插管、埋藏電極、取活體組織器官等方法，這些損傷性的實驗方法不能在人體中進行，必須用動物進行實驗。

▲菜卡的紀念碑

同時，由于參加航天的航天員人數(shù)有限，而且他們在飛行中任務繁忙，不可能進行很多的醫(yī)學實驗；又由于航天飛行中對人體的實驗條件很難控制，一些因素（例如心理活動、實驗前狀態(tài)、采用的對抗措施等）也會影響實驗結(jié)果，因此目前對人在太空環(huán)境，尤其是失重狀態(tài)下的一些生理變化規(guī)律尚未完全掌握，對生理系統(tǒng)變化機理的探討也是剛剛開始。為了深入地開展航天醫(yī)學研究，借助航天中的動物實驗是必不可少的。

中國神舟飛船為何沒有進行動物試驗？

航天環(huán)境因素（尤其是失重）對航天員健康不構(gòu)成威脅

在早期載人航天試驗時，由于人類還沒有上過太空，在航天的特殊環(huán)境下，尤其在沒有重力的太空環(huán)境中，人類能不能生存，長期失重環(huán)境對人的生命有沒有影響，還存在不確定因素，需要通過搭載動物試驗進行探索和研究。而現(xiàn)在，這個問題已經(jīng)有了明確答案，因為到2002年8月，世界各國的航天員已經(jīng)有906人次上過天了，其中有男有女，最多的一位航天員已經(jīng)上天七次，歲數(shù)最大的77歲都上去了，在太空停留時間最長的航天員達到400多天。

航天醫(yī)學家們記錄了他們在航天飛行各個階段生理指標的變化，觀察了超重、失重、噪音、震動、著陸沖擊等環(huán)境因素對航天員健康的影響，都沒有出現(xiàn)很大的問題。尤其是航天醫(yī)學家們研究了失重對航天員健康的影響，得到的結(jié)論是雖然失重可以引起了航天員各個生理系統(tǒng)的變化，例如出現(xiàn)心血管失調(diào)、空間運動病、貧血癥、骨質(zhì)疏松、肌肉萎縮、免疫功能下降等變化，但這些變化都是人體適應失重環(huán)境的改變，沒有達到嚴重的病理改變，而且在返回地球后，這些變化會慢慢地恢復，航天員照樣健康地生活，照樣生兒育女。至于飛行前的超重和返回時的震動和著陸沖擊，由于神舟號飛船技術(shù)的先進，都在人體的耐受范圍內(nèi)。

動物實驗存在弊端

中國對神舟號無人飛船是否要搭載猴子的問題也是有過考慮的。中國最聰明、最好訓練的是云南的猴子，有人主張從云南買一批猴子回來訓練。要達到猴子上天的目的，必須像送人上天一樣，有一批專門的科研人員進行大量的研究，從事猴的選拔、訓練，了解猴在模擬狀態(tài)下生理功能的變化，研制猴飛行中的生保系統(tǒng)，記錄猴在太空中生理指標的變化和提供動物食品供應等。還要搞動物飼養(yǎng)房、動物訓練室。一算賬，建一個獼猴訓練房就得3000萬元。如果加上上面所述工作和設備所花的錢就更多了。

其次，猴子也不是很好訓練。飛船升空，有過載，有噪音，猴子要受驚，害怕，不吃不喝怎么辦？我們的飛船按設計可以在太空自主飛行七晝夜，如果猴子七天七夜不吃不喝，下來它就死了，這究竟是飛船的問題，還是猴子的問題？很難說得清楚。反倒會給航天員增加思想負擔，有顧慮了，不敢上了。

▲NASA早期用于開展動物實驗的黑猩猩哈姆

另外，猴子等動物上了飛船，不會安分地坐在座位上，容易闖禍。用猴子也不能完全模擬出人的生存環(huán)境來，例如，猴子的體積比較小，代謝率比較低，與人差別很大。猴子的最大代謝能力只有人的六分之一，對氧的消耗很慢。我們的飛船返回艙設計的是3名乘員，如果要模擬出3個人的生存條件，那就得用18只猴子！

我國載人航天技術(shù)可以確保航天員的安全

為確保航天員健康地生活、高效地工作以及生命安全，載人航天器上設置了一套環(huán)境控制與生命保障系統(tǒng)，用于控制壓力，去除二氧化碳和有害氣體，控制溫濕度，以及供應食品與飲水和收集廢物。這套系統(tǒng)需要在載人航天前進行驗證，確定它是否可以正常地工作。

▲史上最早進入太空的動物之一

那么，這樣一個系統(tǒng)在無人航天器上怎樣才能知道它工作不工作、合格不合格呢？動物上天是一種考核的方法。國外在20世紀50年代，曾以動物作為載人航天器的擬人載荷裝置來考核載人航天器的環(huán)境控制和生命保障系統(tǒng)。1957年，蘇聯(lián)將載有小狗的衛(wèi)星送上太空，結(jié)果小狗在軌道艙飛行時因缺氧而死。從1960年5月到1961年3月，在不到一年時間里，蘇聯(lián)又連續(xù)發(fā)射了7艘載有狗、大鼠和小鼠的試驗載人航天器，用于探索載人航天器的生保系統(tǒng)以及發(fā)射軌道飛行環(huán)境對生物的影響。在第3、6、7艘試驗載人航天器飛行獲得成功后，1961年4月，蘇聯(lián)航天員加加林駕駛“東方1號”飛船進行了人類的首次太空飛行。美國在載人航天之前也先以猴、猩猩等高等動物作為試驗對象。

中國的載人航天工程又一特色是設計了更先進、更完善的生命保障系統(tǒng)，即便發(fā)生意外，也能讓航天員安全回來。如何證明此系統(tǒng)的可靠性，我國不采用動物試驗的方法，而是采用了我國自己研制的人體模擬代謝裝置，也是稱為“假人”載荷裝置。

在中國發(fā)射的第3、4艘無人飛船里面，有一個“假人” ?！八庇深^、軀干、四肢等14個部分組成 ，體重70公斤，身體每一部分的形狀與航天員真人基本一致，能夠滿足航天服的穿脫，當安裝在飛船座椅上時，其姿態(tài)能夠與載人姿態(tài)保持一致。

▲神舟三號任務中為模擬人“上妝”

“他”可以模擬人的耗氧速率、耗氧量和產(chǎn)熱率，模擬真人消耗艙內(nèi)氧氣，向艙內(nèi)輻射熱量，及時通過環(huán)境控制和生命保障系統(tǒng)把艙內(nèi)的氧分壓和溫度控制在醫(yī)學要求的范圍內(nèi)?！八钡臄M人生理信號設備可將所錄入的心電、呼吸生理信號，從太空回傳到地面，以考核飛船醫(yī)監(jiān)設備的可靠性。經(jīng)過太空旅行后，假人上的數(shù)據(jù)顯示，中國飛船完全可以達到3人飛行7天的供氧要求。另外，還提供了其他生理數(shù)據(jù)。 這樣做使中國擺脫了大動物實驗階段，從無人飛行試驗直接跨入到載人航天飛行。

由于以上原因，中國在發(fā)射載人飛船前，就無須顧慮人是否可以在航天環(huán)境下安全生活的問題。中國人的載人航天沒有跟在外國人后面走漫長的動物試驗過程，而是走出了自己的路，在落后美俄40年的情況下，最終建立起了自己的空間站。

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來源 | 《航天員》雜志

作者 | 沈羨云

編輯 | 李鑫

校對| 彭鈺

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