航空航天医学
研究人在大气层和外层空间飞行时，外界环境因素低压、缺氧、宇宙辐射等及飞行因素超重、失重等对人体生理功能的影响及其防护措施的医学学科就是航空航天医学。1770年到19世纪的一百多年的时间里，各国科学家进行了大量的气球载人、载动物的升空试验。当时人们没有认识高空环境会对人体带来危害，没有采取相应的保护措施，以致在升空中发生了人的冻伤、耳痛、意识丧失甚至死亡的严重事故。此后，人们便重视和开展高空环境的研究，逐渐认识到低压、缺氧、低温对人体的危害，这是航空医学的萌芽时期。研究仪器飞机的制造、飞行是19世纪末20世纪初实现的。当时飞机的性能较低，航行高度仅两千米，飞行速度也仅有每小时500公里。即使这样也发生了晕机、着陆事故、飞机碰撞等急亟待解决的问题。第二次世界大战期间，特别是喷气式飞机出现后，飞机的性能提高，航行高度增高，速度增快，续航时间延长，出现了由超重、低压、缺氧、低温等引起的医学问题，这迫使各国投入了大量人力、物力，用于开展航空医学研究。航天医学是在航空医学基础上发展的。40年代末50年代初，人们进行了广泛的火箭和卫星的生物学试验。动物实验证明人类可以到宇宙航行后，苏联在60年代初首先试验载人航天并获得了成功。随后研究了人在宇宙飞行的安全返回、失重对人体的影响等，证明人可以在失重条件下有效地工作和健康地生活。随着航天技术的发展，航天医学也相应地迅速发展。
太空垃圾
自从上世纪50年代开始进军宇宙以来，人类已经发射了4千多次航天运载火箭。据不完全统计，太空中现有直径大于10厘米的碎片9千多个，大于1.2厘米的有数十万个，而漆片和固体推进剂尘粒等微小颗粒可能数以百万计。太空垃圾不要小看这些太空垃圾，由于它们飞行速度极快（6～7公里/秒），它们都蕴藏着巨大的杀伤力，一块10克重的太空垃圾撞上卫星，相当于两辆小汽车以100公里的时速迎面相撞——卫星会在瞬间被打穿或击毁！试想一下，如果撞上的是载人宇宙飞船，后果将不堪设想。而且人类对太空垃圾的飞行轨道无法控制，只能粗略地预测。这些垃圾就像高速行驶且随意乱开的汽车一样，你不知道它什么时候刹车什么时候拐弯。它们是宇宙交通事故最大的潜在“肇事者”，对于宇航员和飞行器来说都是巨大的威胁。目前地球周围的宇宙空间还算开阔，太空垃圾在太空中发生碰撞的概率很小，但一旦撞上就是毁灭性的。更令航天专家头疼的是“雪崩效应”——每一次撞击并不能让碎片互相湮灭，而是产生更多碎片而每一个新的碎片又是一个新的碰撞危险源。如果有一天，等地球周围被这些太空垃圾挤满的时候，人类探索宇宙的道路该何去何从呢？所以，太空垃圾的问题值得我们去深思。
真空对宇航员的影响
太空是一个高真空、超低温、强辐射的场所，这种环境对人体来说是致命的。人一旦暴露于其中，将面临失压、缺氧、低温和辐射损伤4大危险。如果人直接暴露于太空，由于没有氧气人将立即窒息而死；没有了大气压，人会因内脏、器官的胀裂而立刻丧命；在太空零下269℃的超低温环境将会把人立刻冻死。所以，人必须乘坐专门设计的、与外界隔绝的载人航天器才能在太空中安全地生活、工作。如果要离开航天器进入开放的太空，就必须穿上特制的航天服。宇航员居留的返回舱和轨道舱以及舱外宇航服必须可靠地密封，维持规定的大气压力与适宜的温度。必须避免意外的泄漏，以免造成灾难性事故。前苏联“联盟11号”飞船返回前，返回舱在与轨道舱分离时，由于一个阀门漏气，舱内突然失压，3名宇航员窒息身亡。
辐射对宇航员的影响
在宇宙空间中有极高强度的宇宙辐射，主要是来自银河系的宇宙辐射、太阳宇宙辐射、地球辐射带，由于受地球磁场的阻挡和地球周围大气的吸收和地球大气层的屏蔽效应到达地面的辐射剂量很小，大部分宇宙辐射不能到达12公里高度以下，海平面上的宇宙辐射总通量很低，对生活在地球上的人基本没有危害。但是在宇宙空间中，由于失去了大气层的保护作用进行航天飞行的宇航员如果没有有效的辐射防护，可能会受到致命的伤害。因此，航天飞行器以及宇航服的设计都要求有较强的防辐射作用，但这种对辐射的防护并不是绝对的。所以在航天器及乘员身上都带有各种辐射剂量测定仪，以检测宇航员所受到的辐射强度以及可能对人体的伤害。观测表明，美苏宇航员航天中接受的辐射剂量多数没有达到使人伤害的水平，但少数飞行中宇航员接受的辐射剂量比较大。20多年来，载人航天器飞行的轨道，都是近地球轨道，在200～700公里处。航天器中的太空人，接受的辐射剂量，比地球上的人要多，但由于舱壁金属的防护，实际接受的辐射剂量，还能在允许的范围之内。有些太空人在空间半年之久，并没有受到宇宙辐射的伤害。但是，苏联联盟35号飞船飞行175天的太空人，接受的辐射剂量达到7雷姆（这是人体的某些重要器官的临界允许剂量），引起了航天医学专家们的重视。美国阿波罗飞船的太空人，在一次飞行中眼睛出现闪光感，专家们认为这可能是宇宙辐射的高能粒子作用于视网膜引起的生物效应。太空人在航天中接受的剂量多少还和轨道高低有关。轨道高，接受的剂量大，轨道低，接受的剂量小。如美国天空实验室空间站航行高度比苏联礼炮号空间站的高度高，在天空实验室内的太空人接受的辐射剂量，平均比礼炮号空间站内太空人要多。未来的载人航天飞行，航行时间更为长久，航行的高度也更高，出舱活动也会愈来愈频繁，使太空人接受宇宙辐射的剂量将大大增加。有人认为，宇宙辐射对太空人身体健康的伤害，可能成为人类长期在空间生活的重要障碍之一。当前宇宙辐射的防护主要靠载人航天器的金属座舱壁的屏蔽防护，但是这种防护是有限制的，舱壁加厚固然防护效果好，但由于增加了航天器重量，工程上增加了困难。因此要结合航行时间、航行高度，综合考虑、合理解决屏蔽厚度。
低压缺氧对宇航员的影响
航空航天医学的研究范围非常广泛，其中低压缺氧是航空航天中的重要环境因素之一。地球周围包绕着一层大气，大气的固定成分主要是氮、氧、二氧化碳等。地平面上的大气压力每1平方厘米承受的大气柱重量为1.033千克，与同样底面积高760毫米的汞柱相等，这一压力值即定为标准压力。大气压力随着高度升高而降低，当外界压力降低到266.89毫米汞柱(8000米上空)时，人就会发生减压损伤。外界环境压力降低时，人体组织内、体液中的气体(主要是在血液和组织液中溶解度高的氮气)会游离在血管内形成气泡。形成的气泡在血管内成为气栓堵塞血管，在血管外则压迫局部组织。血管内的气泡循环到肺部则出现肺血管栓塞，继发肺循环障碍；气泡在肺脏外胸廓内可造成气胸；气栓在心脏血管内可导致循环障碍。气泡压迫局部组织常见于四肢关节，特别是膝关节、肩关节等处，引起剧烈的疼痛，这种现象，称为“屈肢痛”；飞机迅速上升下降时产生的气压剧烈变化，可引起中耳的疼痛，称为航空性中耳炎。军用飞机飞行时，气压改变迅速剧烈，咽鼓管功能正常的有经验的飞行员都能及时作通气动作，一般也不会发生中耳损伤。所以选拔飞行员时，要注意耳功能。旅客机一般不会经受压力剧变，所以旅客很少发生中耳气压损伤。航空中的气压变化还可引起乘员的牙痛，称航空性牙痛，多见于军事飞行人员。其特点是以病牙为中心，向耳周围或颌骨处扩散。民航客机气压变化慢，旅客不会出现航空性牙痛。龋齿继发牙髓损伤常是引起牙痛的主要原因，压力降低，髓腔内残留气体膨胀，压迫血管，引起牙痛。牙本质过敏、牙周炎、冠周炎等也可能引起航空性牙痛。外界压力降低时，空气中的绝对氧分压也相应降低，引起飞行人员的高空缺氧。在3000米高度时人会出现轻度缺氧，4600米高度可发生中度缺氧，在6100米以上的高度，可出现严重的缺氧状态。脑和感觉器官对缺氧非常敏感，缺氧直接影响乘员的协调动作和智能功能(记忆、理解、判断)，严重缺氧会引起意识障碍，导致严重的飞行事故。
高温对宇航员的影响
在航天器返回地球阶段，宇航员将经受高热的考验——在飞船重返大气层时，高速飞行的返回舱与大气摩擦，会产生几千摄氏度的高温，尽管返回舱采用了高效防热材料，仍无法避免一定程度的温度上升。
免疫功能低下对宇航员的影响
由于长期航天飞行，恶劣的太空环境对宇航员的生理干扰、紧张的工作、严重的心理压力以及其它的多种应激因素的作用，使宇航员的免疫和神经内分泌系统功能都有可能受到持续的不良影响，导致宇航员免疫功能下降及内分泌紊乱，从而使宇航员的体质变差，抗病能力减弱，对恶劣太空环境的适应能力下降，工作能力下降，最终可能危及到宇航员的生命安全。
时差对宇航员的影响
由于人长期生活在地球表面，具有了昼夜节律周期，心理生理功能逐渐形成与此相适应的人体内环境的平衡。当外界环境昼夜周期发生变化后，人在短期内不能适应，会出现一些生理功能紊乱现象。大型喷气客机飞越多个时区后，旅客对新的时间不能马上适应，可出现睡眠障碍、容易疲劳等症状，同时工作效率降低。载人航天器一般是绕近地轨道飞行，绕地飞行一周大约90分钟，24小时内可有16个昼夜变化。宇航员长期习惯于地球上的昼夜周期，对这种短暂的昼夜变化很不习惯，可出现睡眠不好，易醒、易疲劳，工作效率降低等表现。针对这种情况，航天医学工作者将宇航员的作息制度按24小时为一个昼夜周期安排，基本上与地球昼夜周期同步，可以有效地克服这种时差变化。
减压病对宇航员的影响
减压病是人肌体减压后溶解于体内的氮气过于饱和并形成气泡而引起的各种症状，轻则影响工作，严重时甚至危及生命。宇航员在飞船船舱内时，由飞船的环境控制和生命保障系统维持规定的大气压，不易出现减压病。而宇航员出舱活动则依靠航天服和生命保障系统保证生命安全。目前高压航天服的研制难度很大，至今尚未投入使用。因此，目前美、俄两国舱外航天服的压力都不高，这种舱外航天服导致减压病发病率较高。为了降低减压病的发生率，在出舱要进行数十分钟至数小时的预吸氧时间，这样不能很快出舱处理紧急事故，而且出舱前操作程序复杂，使宇航员出舱前就要消耗不少体力。
航天运动病对宇航员的影响
飞行中各种速度的突然变化对人体内耳中的前庭器官是一种刺激，在适宜范围内一般不会引起不良反应。然而当速度的突然变化过于频繁、剧烈，时间持续较长，超过前庭器官的耐受，即可引起头晕、恶心、呕吐、出冷汗、面色苍白等运动病的反应。运动病有晕船、晕机、晕车、航天运动病等，其病因与前庭器官的功能密切相关。航天运动病虽然不致命，但却严重影响工作，其发生率约占宇航员总数的1/3～1/2。航天初期进入失重状态后即可发病，持续一周，失重一周之后，前庭功能可适应失重状态。航天运动病的原因可能与失重时感觉重力的器官将异常信号传入大脑，形成前庭器官、视觉、运动觉等信号冲突，引起各分析器相互作用紊乱有关。航天运动病至今还不能完全预防，而且也无法有效预测哪个宇航员容易发生航天运动病。
超重对宇航员的影响
飞行器升、降时产生的超重和航天器在宇宙空间飞行时产生的失重，两者对人体生理功能均有影响。航空航天飞行器飞行时速度快，机动性强，产生强大的超重。重力作用于人体的方向由头至足的则称正超重；反之，重力的方向由足至头时称负超重。正超重时，血液受惯性力作用由上身转移到下身，引起头部、上身缺血，视力障碍，严重时可发生晕厥。训练、穿着抗荷服可提高超重耐力。航天器发射和返回时同样产生时间较长的加速、减速超重，超重值可达8g左右。高g值的超重，人取坐姿难以适应，所以航天员通常采取仰卧姿，这对人体的影响较轻。人对8g值的横向超重可耐受十多分钟。航天中经受的这种横向超重，一般人都可以耐受。飞行中各种加速度对人体的前庭器官是一种刺激，在适宜范围内一般不会引起不良反应，当加速度刺激频繁、剧烈，时间较长，超过前庭器官的阈值，即可引起运动病反应。运动病有晕船、晕机、晕车、航天运动病等。主要症状是头晕、恶心、呕吐、出冷汗、面色苍白等。病因与前庭器官密切相关，丧失前庭功能的聋哑人前庭器官发育不全的人，一般不会发生运动病。军事飞行中乘员晕机的较多。民航客机飞行平稳，座舱舒适，发生晕机的旅客一般不超过6%。在载人航天器的发射加速上升段，宇航员要经受5倍于地球引力的超重过载，125dB的高强噪声和振动刺激；宇航员返回地面时则要经受开伞减速和着陆冲击的考验。这些统称为超重或者过载，重力作用于人体的方向由头至足的则称正超重；反之，重力的方向由足至头时称负超重。正超重时，血液受惯性力作用由上身转移到下身，引起头部、上身缺血，视力障碍，严重时可发生晕厥。高G值的超重，人取坐姿难以适应，所以宇航员通常采取仰卧姿，这对人体的影响较轻。人对8G值的横向超重可耐受十多分钟。航天中经受的这种横向超重，一般时间较短，经过训练的宇航员一般可以承受。
失重对宇航员的影响