宇航員在國際空間站返回地球後身高增長現象及其原因解析

每位從國際空間站（ISS）長期返回地球的宇航員，其身高都會比發射時明顯增加。身高約六英尺的人，增高可達兩英寸。這種增加的身高在幾周內便會消失，有時甚至幾天內就會恢復正常——例如斯科特·凱利（Scott Kelly）在著陸後 48 小時內幾乎失去了他增長的兩英寸。然而，在這段時間內，這種增高是真實可測的，並且是重力對人類脊椎在出生以來的每日影響的直接產物。在地球上，體重持續施加壓力於脊柱，椎骨及其之間的軟盤承受著不斷的壓縮。

這也是為何人們在晚上測量的身 Qualcomm 常會比早晨稍矮——整天直立的姿勢會使身高略微減少。在軌道上，這種負荷完全消失。宇航員在 ISS 中處於持續自由落體狀態，脊椎不再受到體重的壓縮，因而得以延展。

脊椎在微重力環境中的變化機制

關於脊椎實際上是如何增長的，常見的解釋是椎間盤——即椎骨之間富含液體的墊片，理論上在去除壓縮負荷後會吸收液體，並將椎骨推開。這一解釋並無錯誤，但不夠全面。利用超聲成像在 ISS 上進行的研究顯示，脊柱旁肌肉——這些深層肌肉柱沿著脊椎運行，通常不斷對抗重力——在微重力環境中也會改變。這些肌肉以在地球上無法實現的方式放鬆，進一步促進脊椎的延長。從外觀上看，宇航員的身高增加了，但其機制比單純的椎間盤液體故事更為復雜，這一區別對於理解之後的情況至關重要。

接下來的挑戰更加艱巨。身高的增加是最容易注意到的部分，但就其本身而言，重要性相對較低。這標誌著脊椎在不適合的環境中經歷了數月的運作，隨之而來的變化並不都是可以在同一時間內恢復的。宇航員在太空中會在承重區域（如髖部和腿部）每月損失 1%至 1.5%的骨密度。美國航空航天局（NASA）已記錄到，有些骨質損失在返回地球一年後仍未完全恢復。長期任務後，脊柱旁肌肉顯示出脂肪浸潤，這種情況在恢復正常重力後仍持續存在。

前宇航員弗蘭克·魯比奧（Frank Rubio）在 ISS 待了 371 天，著陸後報告稱感到顯著的下背部疼痛——他表示，脊椎在經歷數月的無重力漂浮後，已不再適應每日每時的姿勢維持。

長期太空任務的風險與挑戰

這一問題的重要性超越了 ISS。隨著任務時長的增加，實際風險急劇上升。飛往火星的任務將使宇航員在減重或零重力下待的時間遠超過任何 ISS 的輪換。脊椎的變化將成比例地更大，而恢復的時間表也將相應延長——假設完全恢復是可行的。此外，還存在明顯的工程後果。如果宇航員在飛行中變得更高且形狀不同，這將影響太空服、座椅及需要適應的狹小空間的尺寸。針對發射前身體尺寸設計的太空船，需要為三個月後身高將增加兩英寸的宇航員留出空間。

換句話説，這種暫時性的身高增加是一個有用的信號，表明身體正在與一個從未設計過的環境進行持續的生理協商，而返回地球並非重置按鈕，而是一場新的協商的開始，這一過程可能需要一年或更長時間才能完成。