历史一刻:神舟十二号发射!漫谈航天+医疗
来源: 新华社报道、中国航天报 作者: 新华社报道、中国航天报 2021年06月21日 11:38

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北京时间6月17日上午9时22分,一个值得被铭记的时刻。


搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭在酒泉卫星发射中心顺利点火发射升空。


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此后,神舟十二号载人飞船与火箭成功分离,进入预定轨道,顺利将聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员送入太空,飞行乘组状态良好,发射取得圆满成功。这是我国载人航天工程立项实施以来的第19次飞行任务,也是空间站阶段的首次载人飞行任务。飞船入轨后,将按照预定程序,与天和核心舱进行自主快速交会对接。组合体飞行期间,航天员将进驻天和核心舱,完成为期3个月的在轨驻留,开展机械臂操作、太空出舱等活动,验证航天员长期在轨驻留、再生生保等一系列关键技术。目前,天和核心舱与天舟二号的组合体已进入对接轨道,状态良好,满足与神舟十二号交会对接的任务要求和航天员进驻条件。

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那么,大力发展的航天事业,对医疗事业有什么意义呢?


在一般人眼里,载人航天很高大上,但实际上,它距离我们并不遥远,其所应用的许多技术早已走进寻常百姓家。


航天技术在医疗领域的应用非常广泛且贡献巨大。航天科技有哪些医疗成果?未来又有什么新的“航天+医疗”的科技值得期待呢?


早已融合多年


1970年,赞比亚龙肯达修女曾给美国国家航空航天局写信问:目前地球上还有这么多孩子吃不上饭,美国国家航空航天局怎么舍得为远在火星的项目花费数十亿美元?随后,美国宇航局的科研人员回复:太空探索不仅给人类提供一面审视自己的镜子,它还能给我们带来全新的技术、全新的挑战和进取精神,以及面对严峻现实问题时依然乐观自信的心态。
事实上,航天医学作为特种医学,对发展载人航天事业起到了重要的保障作用,也极大推动了整个医学技术的发展。如今,很多航天医学保障航天员健康的方法、药物和器械,已经用于解决普通人群的相关健康问题。
众所周知,我们在呼吸时会释放出一氧化氮微粒,当一个人呼吸道发炎时,呼气中的一氧化氮含量会增加。为了发现航天员的潜在炎症,欧空局研发了一种可以准确测量一氧化氮含量的仪器。目前,这项技术已被用于哮喘病人的诊治。
另外,在失重环境中,航天员面临着骨质疏松的风险,所以航天员每天都需要进行体能锻炼,还需要每周摄入少量的二磷酸盐。后来发现,类似这样的药物同样让在地球上面临骨质疏松风险的中老年人受益。
半透明多晶氧化铝属于高强度、高透明度的陶瓷材料,最初应用于航空航天领域。后来科研人员发现,可以将这种材料应用于透明牙套领域,现在它已成为最成功的牙齿矫正材料。
国际空间站的机械臂是国际空间站上搬运重物、飞船对接和维护工作的有力帮手,可以辅助或替代航天员开展高难度、高危险的工作。受这项技术的启发人们研发出了医疗领域的机械手臂,用于去除脑部肿瘤等精密手术,其精准和专业程度完全不亚于经验丰富的外科医生。
太空中的失重环境会改变人类眼睛移动和感知运动的方式,航天员在天上驻留的时间长了之后,往往无法灵活地像在地面一样控制眼睛想要看的方向,高科技眼动仪很好地解决了这个问题。如今,眼动仪也被用在激光眼科校正手术中,以确保激光束的准确定位,实现了对患者的眼部进行实时、准确跟踪,并在不需要外科医生介入的情况下,精确地指挥激光手术刀。
太空的失重环境会增加航天员患肾结石的风险,而且一旦航天员在太空患上肾结石比在地球上更容易诱发感染。因此,美国国家航空航天局研发出一种手持式超声波装置,可以检测、移动、粉碎结石,让这些“小石头”更容易排出体外。这项技术为地球上众多肾结石患者带来了福音。
太空中的水资源极其宝贵,为此科研人员研发出高效而安全的净水循环处理技术。基于这项技术才诞生了如今各大医院非常常用的透析机。医学与生物研究是当前太空实验的重点。在国际空间站实验舱的诸多科研项目中,医学与生物研究分别占43%和32%。

神奇变现实就在眼前


干细胞生物学是21世纪引人瞩目的研究领域之一,是组织工程和再生医学研究的上游学科。干细胞的重要功能是维持和控制细胞的再生能力,它具有自我更新复制能力和多分化潜能,可分化为多种组织细胞类型。科学家们已经利用航天技术分析在空间失重环境下的干细胞的增殖与分化情况,研究利用空间微重力独特的条件干细胞如何进行大规模扩增和组织工程构建。
2017年4月,我国天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室成功对接,不仅完成了在轨推进剂补加等任务,还进行了不少科学实验。其中一项实验是“微重力环境下胚胎干细胞培养实验”,就是通过普通光合荧光显微成像技术观察干细胞在太空中增殖和分化过程,并通过细胞荧光信号强度变化以及细胞的形态变化特征,判断小鼠胚胎干细胞在太空失重环境下多潜能基因的自我更新和细胞分化情况。
心脏萎缩及相关疾病是目前医学界的重要课题之一,患有糖尿病、肌肉营养不良、癌症、败血症和充血性心力衰竭等疾病的人,常会出现心脏功能障碍和组织损伤。目前,科学家准备基于人类的干细胞,使用3D生物打印技术,开发太空人造微型心脏。然后将这些心脏组织结构送到国际空间站,以深入了解微重力如何影响人类心脏的功能。科研人员希望这项研究成果有助于医生更好地理解心脏萎缩,毕竟失重环境能很好地模拟虚弱的心肌。
此外,地球上由于重力的作用,细胞一般沉降到培养皿的底部,而难以像人体内细胞一样自己组织起来并形成像血管这样的结构。通过国际空间站上的实验,科学家发现,在失重环境中,血管中的细胞则会以类似于人体内细胞的方式组织起来,形成简单的三维结构。科学家表示,这些管状的聚集体就像原始的血管,这是此前在地球上培养细胞从未实现过的。如果能够利用人类细胞培养出人造血管,将具有治疗多种疾病的巨大潜力,不仅可以将其用于外科手术,帮助需要移植的患者替换受损的血管,还可以增进我们对一系列与血管有关的疾病以及失重对人体的影响的了解。
我们中国自己的空间站发射升空,其规划部署了密封舱内的16台科学实验柜、舱外暴露实验平台以及共轨飞行的实验舱,可以支持在轨实施天文、生命科学、生物技术、航天医学、空间物理等方向的科学研究与应用项目。
今天,神州十二号载人飞船成功发射,中国载人航天事业迈入新篇章,全面进入第三阶段,意义非凡。
中国空间站预计在2022年左右完成在轨建造。这将会是一个技术先进、运行经济高效的国家级太空实验室。在空间站上,将部署航天医学、空间生命和生物、材料、微重力燃烧和流体、物理、天文等领域的高水平实验设备,可开展大量空间科学前沿领域的研究工作。中国空间站必将为人类文明的发展注入强大的动力。

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结语


从1999年神舟一号飞船飞天,神舟号飞船次次圆满完成任务,神舟之“神“已无争论。回顾航天历程,热泪盈眶。


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1970年7月14日,毛泽东主席圈阅国防科委《关于航天员选拔的计划报告》批示开展中国载人航天计划,代号“714工程”,这是我国最早的载人航天计划。


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五十年后,神舟十号返回舱保留在了韶山的毛泽东纪念馆,告慰毛泽东主席在天之灵,同年,嫦娥五号从月球上带回了两公斤月球土壤,保存在了他的故乡湖南。


五十一年后,中国人在太空建立了常驻型空间站。

浩瀚太空,从此长期有中国身影;

中国航天,从此摆脱西方国家航天技术的封锁;

中国自己的空间站,我们来了;

星辰大海,我们来了。

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