太空失重環境下，宇航員是如何鍛鍊的？

說說太空失重環境下宇航員為何要鍛鍊、國際空間站為宇航員鍛鍊提供的裝置、天宮上的鍛鍊器械、NASA定製的宇航員太空訓練計劃。

宇航員必須鍛鍊的三個關鍵詞：肌肉量、骨密度和心血管健康

人在地面時，因為重力的作用，即便你感覺不出，實際骨骼、關節和肌肉都時時刻刻支撐著身體，可以視為它們一直都是在進行著“鍛鍊”的。

而

到了太空的微重力環境下，骨骼和肌肉對身體的支撐度出現大幅減弱，具體表現就是骨密度降低、肌肉萎縮/肌肉量降低。

另外人的心血管系統也會放緩工作效率，不像在地球時那麼“努力”地抵消重力、把血液泵送到身體每個部位。

——所以宇航員才會被要求進行鍛鍊。

加拿大宇航局給宇航員鍛鍊目的列了五點：

降低骨骼的退化/骨密度流失

保持肌肉（包括心臟肌肉）的力量

為太空行走和空間站工作維持足夠的身體行動能力

確保長期太空生活後，宇航員依然有足夠的行動力，應對著陸期間的緊急程式

保持身體健康，維持體型，這也有助於迴歸地面後的恢復

——這也是宇航員必須在太空進行鍛鍊的原因。後面所有鍛鍊器械、訓練計劃，也都是為實現這五點服務的。

NASA有個全球最頂級的宇航員健身和康復專家，叫馬克·古利亞姆斯（Mark Guilliams），他為超過40+位宇航員量身定製了在太空中的訓練計劃。古利亞姆斯的建議是，

宇航員在空間站每天至少得花兩個小時進行鍛鍊

。

並且，總體上宇航員們的

鍛鍊強度還是相當高的

，都是類似於HIIT的

高強度間歇訓練

，再結合

抗阻訓練

（ resistance training ）。

畢竟在微重力環境中，很多動作都要更輕鬆一些，有事倍功半的意思。

國際站的健身器械，也按照上述目的和要求來特別設計。

國際空間站為宇航員鍛鍊提供的「三件套」

載人火箭、太空梭等裝置的空間和重量都很寶貴，不可能給宇航員鍛鍊的空間，相對宇航員執行任務的時間也較短。國際空間站這種「長居寢室」就不一樣了。國際空間站主要配備了三臺健身裝置，讓宇航員得以用它們鍛鍊到全身：

騎行臺

跑步機

ARED

這三臺裝置和地球上的騎行臺、跑步機肯定不太一樣，鍛鍊目的和方式也區別很大。依次說說——

騎行臺

太空騎行臺可以拆卸坐墊——實際上騎行墊的存在也只是讓宇航員貼著而已，無法真正坐在上面。宇航員需要靠腰部的鎖釦+雙手扶住，才能進行蹬踏騎行的動作。

經常看NBA（如今CBA也有）的人可能看到過，比賽間隙，有些球星下場後也不會坐到板凳上，而是繼續在場邊騎行臺騎行——這是一種保持身體熱度、維持肌肉穩定在“運動待機”狀態的方式。

空間站的騎行臺也有類似效果，最主要鍛鍊的部位是心血管。

就運動強度而言，在空間站裡它是相對最低的。

跑步機

空間站的跑步機與地面區別很大，需要一套相當繁瑣的鎖釦將人體固定，確保與跑步機跑帶垂直，從而才能“跑”——與其說跑，倒不如更像是李寧點燃聖火時的那種空中漫步。

因而，鎖釦也有比較高彈性的部分，類似於高空彈跳的彈力繩，將人稍微刻意的拽到跑帶上，

肩膀和臀部會感覺到壓力

，這樣才能感覺到摩擦力，真正的跑起來。

空間站的跑步機負重效果是一個變動值，宇航員剛上天，跑步機設定為宇航員自身體重的60%，而後慢慢增加，最終視身體的接受程度，達到85-100%。

——所以下面放的幾位太空馬拉松，可以理解為他們的真實水準，並沒有最終計時的資料那麼“快”。

2007年，美國女宇航員蘇尼特·威廉斯在國際空間站跑完“波士頓馬拉松”，4小時23分46秒，她也是世界上第一個在太空跑馬拉松的人 ↓↓

2016年4月25日，英國宇航員蒂姆·皮克為地球上同時間的倫敦馬拉松“發槍”，然後自己以3小時35分21秒跑完全程，重新整理了吉尼斯世界紀錄 ↓↓

插個題外話，上述圖片的宇航員（不知道咱們自己宇航員穿的什麼牌子），儘管諸如蒂姆·皮克旁邊有很明顯的倫敦馬拉松贊助商、adidas Boost的廣告，這些宇航員幾乎清一色都選擇了ASICS亞瑟士的鞋子。不知是否巧合。

ARED

ARED全稱The Advanced Resistive Exercise Device，字面翻譯就是抗阻力訓練裝置。它的“玩法”比較多樣，基本所有肌肉都能鍛鍊到，深蹲、硬拉、腿部肌群訓練、拉伸……等等。

——包括目前不少已經投入商業健身房使用的裝置，有些靈感和專利也是來自ARED。

每次深蹲，ARED實際上是一個雙向的過程，相比地面，對鍛鍊到的肌群更加豐富。

ARED能提供的最大阻力是272公斤，這也是根據重力資料設計出的一個模擬地面的重量。

ARED這一套可以各種拆分組合，也算非常先進了。但如果看得更遠一些，跑步機騎行臺也好，ARED也好，都依然難堪重任，能提供的效果還是太有限。比如人類未來真的去火星，動輒飛行時間以月計算，那就只能考慮「人造重力」了。

當下的思路是透過離心機模擬地球上的重力，這種離心機像一個滾筒，裡面會有一把椅子，離心機帶來的被動重力，可能要比失重狀態下人主動單項鍛鍊，效果更好些。

天宮上的鍛鍊器械

這是我國的天宮內部，2016年陳冬和景海鵬第一次完成太空跑步。天宮的跑步機，履帶更接近傳統跑步機的滾筒式樣 ↓↓

除了跑步機和騎行臺外，天空還有用於鍛鍊肩部和背部肌肉的拉力器，以及

下體負壓筒

。

下體負壓筒可以對下半身施加負壓，促使血液向下半身流動，改變失重環境中血液朝頭部轉移的情況，這些也是目前國際空間站通用的失重防護鍛鍊器。

NASA定製的宇航員太空訓練計劃

前面提到的馬克·古利亞姆斯，為宇航員定製訓練計劃。每個宇航員的體質和工作職能不同，生理資料差異也很大，訓練都是量身定做的。

有一個20分鐘版本的宇航員太空訓練計劃，整個形式接近HIIT——

先進行3分鐘的熱身（跑步機或騎行臺）；

透過ARED裝置完成3組不同訓練，而後進行2分鐘的冷身，以及運動後的拉伸。

俯臥撐（臥推）、硬拉、卷腹和深蹲各100次。當然這些動作在太空和在地面做會有不小的區別。

每小組次鍛鍊45秒，然後休息15秒，而後再進行下一個動作。

邁克爾·霍普金斯原來是美國空軍的一員，身體素質和強度要比科研人員都更好一些。

在地面時，宇航員無論什麼職能，都進行了長期且大量的核心、背部、上肢力量訓練，以及身體柔韌性和靈活度練習，因為在太空，宇航員會有更多翻轉動作，狹小的空間裡也需要身體儘可能靈活。

即便只是太空遊客，也會被要求進行足夠的這方面訓練，確保到了微重力環境，你對自己身體依然有足夠的掌控力。