探秘太空模拟环境下人体基础代谢：为长期太空任务 “精打细算”

研究人员在 SIRIUS 国际项目框架下研究混合性别船员基础代谢，发现其在隔离时下降且有季节性波动，成果助力太空任务。

　　在 SIRIUS 国际项目的框架内，开展了一项针对混合性别船员在人造大气中二氧化碳含量处于中等偏高的密封舱内基础代谢的研究。研究人员运用数学方法，对参与 SIRIUS-21 实验、模拟月球飞行的 5 人（3 男 2 女）船员在隔离 240 天休息状态下的基础代谢率（BMR）进行了估算。隔离期从 2021 年 11 月 4 日持续至 2022 年 7 月 3 日。在实验前的背景阶段（第 -38 至 -35 天和第 -9 至 -6 天）进行了两次基础代谢率研究；在隔离期间（第 23 - 25 天、第 50 - 52 天、第 84 - 86 天、第 110 - 112 天、第 154 - 156 天、第 181 - 183 天和第 222 - 224 天）进行了 7 次；在实验后的影响期（第 +1 - 2 天和第 +8 - 9 天）进行了两次。研究发现，与自然环境条件相比，隔离状态下的基础代谢平均每天每千克体重下降 6 千卡。船员们被隔离在俄罗斯联邦国家科学中心、俄罗斯科学院生物医学问题研究所的地面医疗技术设施（NEK）内，该设施没有舷窗，其人造照明无季节性变化，避免了季节性光照变化的影响。在 NEK 内部，舒适温度始终保持在 + 21 - 23°C，并形成了人造气体环境，其中氧气含量维持在 21%，二氧化碳含量不超过 0.35%。在与这些地球物理环境因素隔离的条件下，研究人员检测到基础代谢存在季节性波动，平均波幅为每天每千克体重 4 千卡：相对于冬季，春季的基础代谢水平有所上升。针对每位志愿者，研究人员确定了 2 个日历年季节（2021/2022 年冬季和 2022 年春季）基础代谢水平的季节性局部最大值和最小值。这项研究成果可应用于太空生理学领域，有助于明确长期太空任务中船员氧气储备的计算方式和口粮热量含量，同时也能为载人密封舱的生命支持系统和热管理系统的设计与编程提供参考。