航天环境中人的工作能力

在航天环境中，人处在各种特殊因素的作用下，如失重和超重、噪声、高温和低温、电离和非电离辐射、特殊照明条件、狭小环境和长期隔离，等等。其中有些因素在航空或其它活动中也能遇到；有些因素，如失重，则为航天所特有。在失重环境中，人体功能发生一系列变化，包括神经功能和工作能力的变化，航天功效学必须充分考虑这一特点。
感觉功能 失重条件下，各种感觉功能，尤其是感受重力刺激和参与空间定向的感觉功能 （如前庭和视觉等），产生不同程度的变化。其中视觉功能的任何变化，将较大地影响航天员在“人-飞船系统”中的工作能力。前庭功能紊乱则导致航天运动病。触觉、本体觉、内脏觉等异常，能使人的空间定向发生困难。
航天员普遍感觉飞行中观察地球表面的能力很好。在地球轨道上可以看到山脉、河流、大城市、田野，甚至船只、车辆和小的房舍。在飞往月球的轨道上，可以看到我国的万里长城。
在飞船上曾专门进行观察船上和地面视标的视力试验，发现航天环境中视力略有下降，但不显著(5～7%)。而较复杂的视觉功能在飞行初期(1～17圈)较明显下降，以后逐渐恢复到某种稳定水平。据航天员飞行报告，视觉对比敏感性随着飞行圈数增加逐渐下降，70～80圈时达最低值（见附图）。颜色亮度感觉变化尤为明显，七名航天员平均下降值为20～25%，红色下降值最大(上升2号、联盟3、4、5号)。眼球运动功能在进入失重状态时立即有改变，产生大量的大幅度眼球运动，但很快(2～3天)恢复正常。进入失重状态时，猴脑视觉皮层生物电活动降低。现有材料表明失重环境中视觉系统各种功能的下降程度在5～30%以内。
正在研究失重环境中视觉、前庭觉、本体觉的相互作用。
脑中枢功能 历次航天中，航天员有不少关于脑功能的主观报告。大多数航天员自称：“主观感觉良好。”但客观试验表明航天员工作效率受到不同程度的影响。地面模拟和航天试验(上升1号、上升2号、联盟6号)发现，人的操作记忆能力有明显下降（见附图）。飞行20～40圈时达最低值，下降50%左右，以后逐渐回升。记忆功能的变化必然影响脑的其它活动，如复杂反应时间、控制跟踪和手动操作效率等都有变化。双子星座航天员脑电记录中观察到θ段能量增加。
在生物卫星上进行的动物实验，有助于揭露航天条件下脑功能的变化。条件反射实验表明，航天条件对动物高级神经活动有影响。美国生物卫星试验中，在高等动物（猩猩）脑深部神经核和皮层表面埋藏电极，观察到脑生物电的一些变化。大白鼠神经组织化学研究表明失重条件下与生物应激功能有关的下丘脑视上核中分泌神经原的活动增强，细胞浆中分泌颗粒呈弥散式分布，而神经原中蛋白质浓度和核糖核酸浓度下降(宇宙605)；更有意义的是与运动协调功能有关的小脑蒲金野细胞中核糖核酸含量发生明显改变(宇宙782)。在脊髓运动神经原中蛋白质浓度也有一定变化(宇宙605)。
情绪紧张是航天脑活动的一个重要方面。在飞行的关键阶段，如起飞返回、出舱活动、从一个飞船过渡到另一个飞船时，都有明显的情绪紧张。尤其在各种事故情况下，例如自控系统失灵、通讯中断、系统故障等，都会使情绪紧张。即使在正常的飞行和科学试验任务中，由于工作繁重、时间不足，也有一定的情绪负荷。但至今在航天条件下只用了心率记录等方法来评价情绪紧张程度。用语言分析方法判断情绪变化尚在研究阶段。从脑功能角度进行的航天员情绪研究工作，实际上尚未开始。
航天条件下的睡眠功能，航天员一般报告“良好”。但美国生物卫星上的试验动物睡眠功能发生紊乱；从天空实验室返回的航天员也有睡眠失调现象。睡眠、觉醒和昼夜节律(见“生理节律”)仍是航天脑功能研究的重要课题。
随着航天事业的发展，今后的载人航天时间会愈来愈长，航天条件对脑功能的长期影响正在受到特别的重视。现开始研究宇宙重粒子对神经组织的破坏作用。航天员曾多次观察到空间“闪光”现象，被解释为重粒子作用于视网膜神经组织的结果，但机理尚不清楚。重粒子在长期航天中引起脑神经元破坏的危险有待实验证明。
运动功能 由于失重环境对人的肌肉、前庭等系统有明显影响，进入失重初期会出现运动协调功能的紊乱（见附图），经过一段时间的适应后才逐渐恢复正常。
航天中由于重力消失，由重力引起的肌肉传入冲动减弱，严重影响人的空间定向和运动控制能力，人必须根据经验，不断地靠意识和注意来监督和修正自己的所有动作。在地面形成的运动习惯，在失重空间反而成为一种干扰，使人不能有效地对新的重力条件产生适宜反应。尤其是舱外活动等无支持空间中，这种现象更为明显。动作失去协调，能量消耗增加，紧张度增加、工作效率下降，有的航天员甚至拒绝工作。
通过对航天失重环境的逐步适应，人的运动控制功能逐步转入意识下水平，自动性增加，能量消耗减少，动作经济而协调。说明在新的重力环境中形成了新的运动协调系统。但在返回地球表面时，人又须重新适应1G重力环境。
在天空实验室对人的运动行为进行了录象分析。研究了人在飞船上进行跟踪控制的能力。传递函数、幅频特性、相频特性分析都表明航天中人的控制质量下降，尤其对高频信号(>0.5Hz)的跟踪错误增加，过渡过程时间的离差值加大，延迟时间等多种参数都比对照值大(联盟9号)。此种跟踪控制质量的下降，说明运动系统，包括感觉和中枢系统功能的减低。
附图举例说明航天环境中人工作能力的变化。

飞行圈数
(1)
训练天数

飞行小时
(2)

飞行圈数
(3)
航天环境中人工作能力变化
(1)视觉功能变化 (2)操作记忆功能变化 (3)手控跟踪能力变化