短程商业太空飞行中,运动病有多常见?

八名商业飞行者中,87.5%出现太空运动病,62.5%呕吐;半数出现返回后运动病。

直接答案

这是首个公开发表的商业飞行者运动病队列:在两次短程 SpaceX Crew Dragon 任务中,8 名乘员有 7 人(87.5%)报告了太空运动病,8 人中有 5 人(62.5%)在轨呕吐,8 人中有 4 人(50%)在返回地球后报告运动病。返回后的症状显著轻于在轨期间,但样本只有八人,置信区间很宽。

1篇文献引用

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两次重力转换,两种不同表现

论文把太空飞行相关运动病分成两个阶段。太空运动病(SMS)出现在从地球重力进入微重力之后;地面再适应运动病(TRMS)出现在相反方向的转换之后,即已经适应微重力的神经前庭系统重新面对地球重力时。作者把两者都视为特殊环境诱发的普通运动病,类似晕车或晕船,而不是独立的疾病实体。

这一区分之所以重要,是因为两个阶段对应不同的运行问题。SMS 影响在轨最初几天,此时乘员还在学习如何在失重环境中工作。TRMS 影响溅落后数小时,此时乘员可能需要出舱、互相协助或开始恢复。论文分别报告两个阶段的发生率、严重程度和持续时间,而不是把它们合并成一个运动病数字。

每次报告症状前先做头部倾斜

此前的太空飞行研究很少控制乘员在评价症状前做了什么,尽管头部运动被认为会诱发症状。本研究加入了一个固定的诱发刺激:一套头相对身体的倾斜动作(左耳靠左肩、右耳靠右肩、回到直立、鼻向胸口、鼻向上),整套动作重复四次,在每次症状询问前立即完成。

随后乘员用 0 至 20 分评价强度,0 表示完全没有运动病,10 表示接近呕吐的一半,20 表示呕吐或即将呕吐。报告在飞行中通过平板电脑录入,而不是在飞行后汇报中回忆重建,这针对的正是作者认为多数早期数据集的局限。当乘员病得太重无法完成问卷,或在预定时间点之外通过天地通信报告时,这些记录也被纳入分析,并在图中单独标记。

队列在性别上均衡(4 女、4 男),年龄 28 至 62 岁,包括七名首次飞行者和一名此前在太空约三天的人。飞行前的 MSSQ-Short 得分使该组平均处于地面运动病易感性的第 50.1 百分位,因此这不是一个特意挑选的高易感组。

在轨 87.5%,返回后 50%

这里的发生率指在该阶段任一时间点报告评分高于零。在轨期间,8 名乘员中有 7 人如此,发生率为 87.5%,95% 置信区间为 47.35% 至 99.68%。返回后,8 人中有 4 人如此,发生率为 50.0%,置信区间为 15.7% 至 84.3%。个体内比较显示返回后发生率有降低趋势,但未达到统计学显著(McNemar 精确检验,p = 0.25)。

两者的重叠模式比单独任何一个比率更有信息量。四名乘员同时报告了 SMS 和 TRMS;三人报告 SMS 但无 TRMS;一人两者都未报告;没有人出现 TRMS 却未出现 SMS。呕吐是另一个更严格的指标:8 人中有 5 人(62.5%,置信区间 24.5% 至 91.5%)在轨呕吐,包括 Fram2 全部四名乘员和 Polaris Dawn 一名乘员,而返回后无人呕吐(0%,置信区间 0% 至 36.94%)。

宽置信区间本身就是重点,而不是脚注。只有八名参与者时,87.5% 的估计与低至约 47%、高至接近 100% 的真实发生率都相容,因此这个头条百分比应被读作商业飞行者的首个系统基线,而不是精确的总体参数。

返回后症状更轻,但并非消失

严重程度定义为每名乘员在该阶段最严重的一次报告。在轨平均峰值严重程度为 20 分中的 14.9 分,返回后为 4.8 分,平均差 10.1 分(95% 置信区间 3.8 至 16.5),配对 t 检验具有统计学显著性(t(7) = 3.76,p = 0.007)。五名乘员在轨达到 20 分,即呕吐。

个体层面的情况并不均匀。两名乘员返回后症状严重,为 20 分中的 15 分;两人较轻,为 20 分中的 4 分;Polaris Dawn 全部四名乘员完全没有报告 TRMS。没有乘员返回后的症状比在轨更严重,但个体在轨与返回后峰值严重程度之间的相关性为正且不显著(Pearson r = 0.5,p = 0.2;Spearman r = 0.71,p = 0.14)。因此在这个小群体中,在轨反应严重并不能可靠预测返回后反应也严重。

症状持续数天,且未必按常规出现

持续时间测量的是评分降至 3 以下并保持在该水平以下所需的时间。在轨运动病平均持续 1.85 天(44.4 小时,95% 置信区间 0.81 至 2.9 天),返回后运动病平均持续 0.78 天(18.7 小时,95% 置信区间 0.065 至 1.50 天)。返回后阶段平均更短,但差异不显著(配对 t 检验,t(7) = 1.89,p = 0.1003)。三名乘员在最后一次在轨报告时仍高于 3,因此他们的真实持续时间可能比所用数值更长。

摘要称 25% 的乘员在轨症状持续至少三天,这对应八人中的两人。个体轨迹也偏离了教科书模式。四名乘员表现出预期的早期发作、平台期和消退;两人早期症状很低,随后在两到三天后延迟上升;一人在早期发作并消退后于飞行第 3 天复发;一人在四次报告中均未报告在轨症状。作者提出抗运动病药物可能暂时掩盖了症状并塑造了这些非典型过程,但他们无法对此加以控制。

用药普遍,使症状图景更复杂

六名乘员报告在轨使用抗运动病药物,另外两人在飞行前使用;六人在返回前用药。最常用的是异丙嗪,通常 25 mg;两名乘员使用了美克洛嗪,通常 25 mg。由于用药时间和剂量因人而异,所报告的强度是各乘员在自选药物保护下经历的症状,而不是未经治疗的运动病。

两次任务还存在作者标记为可能影响因素的其他差异。Polaris Dawn 全部四名乘员未报告 TRMS,而 Fram2 全部四名乘员都报告了。溅落后 2 至 20 分钟窗口内由惯性传感器测得的舱体运动,在 Fram2 上大约为 Polaris Dawn 的两倍:体角速度均方根 8.0 对 3.7 度/秒,体角速度峰值 21.6 对 10.2 度/秒,去趋势比力均方根 1.55 对 0.76 m/s2,悬挂角峰峰值 30.6 对 17.7 度,而悬挂角均值和主导摇摆周期相近。Fram2 乘员还在回收船上自行出舱,这可能进一步诱发症状。

海况解释无法覆盖在轨差异。Fram2 乘员的 SMS 严重程度有高于 Polaris Dawn 的趋势(在轨 p = 0.08),返回后差异显著(p = 0.024),尽管两组乘员都在同一艘飞船的微重力环境中。作者指出在轨差异推测并非环境刺激所致,但两组之间还有什么不同仍未确定。

性别、年龄和既往易感性未预测严重程度

在这个队列中,男性和女性在在轨 SMS(p = 0.18)或返回后 TRMS(p = 1)的严重程度上没有显著差异。年龄与在轨(p = 0.82)或返回后(p = 0.49)严重程度无相关性。记录地面运动病史的飞行前 MSSQ 得分也与在轨(p = 0.88)或返回后(p = 0.46)严重程度不相关,使用 MSSQ 百分位而非原始得分时结论相同。

作者明确表示预测个体差异不在研究范围内,因此这些零结果不应被解读为易感性、性别或年龄在总体上无关。只有八名参与者,研究不足以检测中等强度的关联。这些零结果确立的范围更窄:在这个性别均衡的商业队列中,这些容易获得的飞行前或人口学变量都没有区分出呕吐的乘员与未呕吐的乘员。

商业飞行者基线才是核心贡献

论文的核心主张是方法学和比较性的,而非机制性的。此前的机构发生率数字彼此不一致,且在很大程度上取决于合并了哪些项目:作者引用水星和双子星为 0%,阿波罗为 36%,天空实验室为 56%,一项大型航天飞机调查为 73%,其他机构汇总估计约为 40%、50%、60% 或 60-80%。这些数字主要来自男性、NASA 选拔的宇航员,往往是回顾性收集的,并且通常在询问症状前缺乏受控的诱发刺激。

本研究的 87.5% SMS 发生率处于该范围的高端,但作者提醒不要直接比较,因为报告量表、头部倾斜刺激、实时平板录入和商业队列都与先前方法不同。更站得住脚的解读是:一套标准化、刺激受控的方案应用于商业飞行者后,测得了高发生率,并显示两次重力转换之间存在明显的严重程度差距;87.5% 与 50% 之间的差距是先前回顾性设计无法干净做出的个体内比较。

作者得出的运行相关性是:SMS 可能在在轨最初几天损害乘员能力,这就是为什么舱外活动不安排在 72 小时之前,以及为什么乘员要交叉训练,使早期关键任务不依赖某一个人。他们的持续时间数据与这一阈值有关:在轨平均持续时间为 1.85 天,但两名乘员在三天时仍高于阈值,三名乘员在最后一次在轨报告时仍高于 3。

短程飞行、八个人、一艘飞船

两次任务都很短:Polaris Dawn 在轨 4.9 天(118 小时 13 分钟),Fram2 在轨 3.6 天(86 小时 33 分钟),均在可居住容积约 9.3 m3 的 SpaceX Crew Dragon 上。作者认为,在短程飞行中,对微重力的不完全适应可能留下一个部分适应的神经系统,它在返回地球时处于更有利的位置,从而产生更轻、更短暂的 TRMS。他们预期在长程飞行中,随着神经前庭适应更充分,个体内 SMS 与 TRMS 的严重程度和持续时间可能更明显地相关。这是陈述的预期,不是本研究的结果。

乘员还同时进行可能影响症状的运行和科学活动,既通过增加诱发运动,也通过改变每个人的适应程度。作者指出这些无法控制。八人样本、两次任务、单一飞船以及未控制的用药时间,都把结论限定在这一环境下的短程商业飞行。

最有用的要点是一个比较,而不是单一比率:在这八名商业飞行者中,进入微重力的转换比返回地球的转换产生了更高的发生率、更高的峰值严重程度和更长的持续时间,而且呕吐只发生在在轨阶段。Fram2 与 Polaris Dawn 的分野——Fram2 全部四名乘员报告 TRMS,而 Polaris Dawn 无人报告,同时溅落后测得的舱体运动约为两倍——是论文最清晰的信号,表明溅落后的环境运动可能对再适应运动病有影响。检验这一联系需要更多任务,并配备舱体运动测量和标准化症状报告,而不是更大规模的回顾性调查。

本文引用的文献

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商业乘组宇航员的太空飞行相关运动病

在两次短程 Crew Dragon 任务的八名商业飞行者中,SMS 发生率为 87.5%,其中 62.5% 呕吐;TRMS 发生率为 50%,返回后严重程度显著低于在轨(p = 0.007)。