王永生 周生東 （中國航天員科研訓練中心）

從加加林首飛到現(xiàn)代載人飛行和星際考察—俄羅斯航天醫(yī)學發(fā)展50年

From Gagarin's First Flight to Modern Human Flight and Interplanetary Exploration —50 Years of Russia's Space Medical Development

王永生 周生東 （中國航天員科研訓練中心）

1961年4月12日，蘇聯(lián)航天員加加林完成了人類的首次太空飛行，這是世界航天史上的里程碑事件，對現(xiàn)代文明的發(fā)展產(chǎn)生了巨大影響。在此之前人們就利用各類生物體在火箭和衛(wèi)星上進行了長期有針對性的生物醫(yī)學研究，根據(jù)數(shù)據(jù)得出的結論是，人類原則上可以進行航天飛行。在最初幾批航天員完成飛行后，醫(yī)學保障系統(tǒng)也得到了完善，航天員在“禮炮”系列與和平號空間站長期考察的時間連創(chuàng)紀錄?，F(xiàn)代航天生物醫(yī)學保障有效地保持了“國際空間站”（ISS）長期考察航天員的健康和績效，保障他們開展職業(yè)活動和航天各領域的科學研究。在“國際空間站”上開展的航天活動為實現(xiàn)載人星際飛行提供了可能。與此同時，在地面模擬條件下順利開展了航天生物醫(yī)學方面的科學和技術試驗。

1 引言

加加林首次航天飛行作為世界航天史和文明史上的一件重要事件，距今已有50多年了，短短的108min的航天飛行凝聚了航空醫(yī)學、生物學和生理學領域多年的研究成果，是火箭航天系統(tǒng)、專用醫(yī)學，以及遠程儀器的科研人員密切配合、共同努力的結晶。

1950－1960年，蘇聯(lián)在高空火箭、軌道衛(wèi)星及衛(wèi)星飛船的飛行中開展了生物試驗，研究航天飛行極端因素對各類生物體的影響。1951－1958年，進行了29次載狗火箭發(fā)射，通過這些試驗表明，動物能夠正常經(jīng)受短期失重和超速的影響。1957年11月，俄羅斯發(fā)射了第二顆人造地球衛(wèi)星，其中載有第一只地球動物——小狗萊伊卡（Лайка），試驗表明，動物可以承受過載和失重條件，這一結果在以后其他小狗的飛行中得到了證實。這些研究是航天醫(yī)學發(fā)展史上的重要階段。1960－1961年，在生物衛(wèi)星4次飛行中，研究人員利用狗、嚙齒類動物和其他生物體（植物、小球藻類培養(yǎng)物、微生物、細胞和組織培養(yǎng)物）開展了生理學、生物學及放射生物學研究。對飛行后的動物的診查結果表明，它們總體狀態(tài)及行為表現(xiàn)沒有出現(xiàn)大的變化。進行這些研究的目的是對載人航天飛行進行科學論證。這項研究任務順利完成，大量的研究試驗基本上是由航空醫(yī)學研究所的科研人員完成的，他們在分析的基礎上，論證了地球人參與飛行的可能性和安全性。

在對相關研究工作進行總結時，Н.М.西薩基揚（Сисакян）院士及其他科學家概括為：“在第2到第5艘生物衛(wèi)星上所進行的系列生物試驗，解決了許多重要的問題，取得了有針對性的主要數(shù)據(jù)，得出了極為重要的結論：從生物和醫(yī)學的觀點出發(fā)，人類在明顯低于輻射帶的環(huán)形軌道飛行對于健康和生命是安全的”。

2 首次載人航天飛行的準備

在進行動物試驗的同時，開展了太空極端因素對人體影響的全方位研究。這些研究為開發(fā)航天飛行生物醫(yī)學保障的方法、制定生理學的方法和手段、建立生命保障系統(tǒng)和應急方法奠定了基礎。

根據(jù)1959年1月5日政府“關于加強航天飛行生物醫(yī)學保障領域的科學研究工作”的決議，航空醫(yī)學科學研究所更名為航空航天醫(yī)學國家科學研究所。在В.И.亞滋多夫斯基（Яздовский）的主持下，研究所確立了新的科學方向，旨在解決航天飛行醫(yī)學保障問題，開展航天飛行因素作用的研究，進行飛行乘員的選拔和訓練。根據(jù)這個科學研究方向，組建了航天生理部，由О.Г.加津科（Газенко）主持。在此期間О.Г.加津科與他們的同事們共同努力，利用動物開展航天飛行中的生物學和生理學研究，分析所取得的結果，預研未來的研究方向，對航天醫(yī)學的研究工作做出了極大的貢獻。

1959年確定了航天員訓練的主要方法，選拔出了第一批預備航天員。在航空航天醫(yī)學研究所專家的參與下，制定了首飛訓練計劃，其中包括綜合性的訓練和試驗及生物醫(yī)學強化課程，熟悉火箭技術、飛行變化，了解“東方”飛船的結構、系統(tǒng)和設備，并掌握飛行的控制方法。

在首飛準備過程中開展了大量技術保障方面的工作。在生物衛(wèi)星上對航天服、生命保障設備及著陸艙進行了試驗。研制了航天員最重要的健康指標監(jiān)督儀器及飛行安全保障系統(tǒng)工作指標監(jiān)督儀器。

開發(fā)出了航天員醫(yī)學選拔的方法。對候選航天員的基本要求是，身體和心理非常健康、具有承受極端因素作用的能力（極端因素包括：過載、低氧、隔絕、熱應激、短期失重及低氣壓等）、工作能力強、智商高、心理穩(wěn)定。進行了預備航天員體能訓練、航天飛船控制訓練、以及生命保障系統(tǒng)和醫(yī)學監(jiān)督系統(tǒng)使用訓練。

3 首次載人航天飛行

1961年4月12日 ，加加林實現(xiàn)了歷史上首次太空之行，開辟了載人航天新紀元。此次太空之旅回答了一個重要的問題：人類能否在太空中生活和工作？此次飛行對前期在火箭、衛(wèi)星和地面模擬試驗中所進行的預研工作的準確性給予了評價。

醫(yī)學和生理學家首先關注的是航天員心血管系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)及心理的狀態(tài)，及其對航天飛行因素作用的反應，主要是對失重和過載的反應。飛船入軌時及在失重條件下，加加林感覺良好，下降和著陸也比較順利。為了對航天員的身體狀態(tài)進行醫(yī)學監(jiān)督，分別在飛行前、中、后記錄了第二胸導程心電圖、呼吸描記圖和心率，利用遙測將這些數(shù)據(jù)傳向了地面。在向地面降落時利用艙載自動系統(tǒng)記錄生理數(shù)據(jù)，當降落傘彈開后利用固定在航天員身上的記錄儀記錄數(shù)據(jù)。在飛行前和發(fā)射位時，加加林的心率為每分鐘60～70次，在發(fā)射前5min心率達到了每分鐘110～130次，飛后返回到了初始值；動脈血壓在飛行中和飛后均未超過125/75mmHg。飛行后加加林心電圖沒有出現(xiàn)大的變化；負荷機能試驗的耐受程度及小腿動脈波形圖數(shù)據(jù)，反映出航天員的心血管系統(tǒng)狀態(tài)良好。在飛行后的診查中，沒有發(fā)現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)和高級神經(jīng)活動出現(xiàn)病理和功能性的變化，沒有記錄到感覺器官狀態(tài)出現(xiàn)大的偏移，外周血沒有變化，沒有發(fā)現(xiàn)代謝指標變化。在加加林與飛行控制中心的無線電通話中，反映出航天員心理狀態(tài)正常且工作能力較高。加加林的飛行報告詳細描述了失重和過載時的主觀感受，這具有重要的意義。他寫到：“失重的感覺有點不太適應……感覺有點像臥在纖繩上。開始有些不習慣，后來就習慣了，適應了，沒有任何不良的感覺”。在描述下降時的感覺時，加加林寫到：“我的感覺，過載在10gn以內(nèi)，有一段時間大約是2～3s，儀器在眼中飄浮。后來過載減弱。過載減弱得比較平穩(wěn)，但速度快，比增加時的速度快”。

加加林的順利飛行，開啟了航天醫(yī)學的新時代。作為空間生命科學的新領域，航天醫(yī)學面臨新的發(fā)展生機，從此開發(fā)宇宙空間的科學研究也蓬勃地開展起來。

4 短期載人飛行

在載人航天第一個10年間，飛行時間從108min增至18天。在此期間完成了大量的生物醫(yī)學研究，證明了人類在太空飛行條件下短期駐留的可能性。短期航天飛行中航天員的典型反應特點是，出現(xiàn)空間運動病，心臟活動的一些指標出現(xiàn)變化，運動協(xié)調(diào)性出現(xiàn)非持續(xù)性的紊亂。

最突出的變化出現(xiàn)在飛行以后。主要表現(xiàn)在，總體疲勞、心血管系統(tǒng)對體能負荷和立位作用嚴重缺乏訓練、由于機體相對脫水，運動調(diào)節(jié)和垂直姿勢調(diào)節(jié)紊亂。這些表現(xiàn)在一些情況下具有臨床意義。

為了增加航天飛行時間并確保航天員健康無傷害，必須在總體醫(yī)學保障系統(tǒng)框架內(nèi)建立有效的預防措施和方法。

5 長期航天飛行

由于建立了完善的生物醫(yī)學保障，其中最重要的是建立了有效的預防系統(tǒng)，1975年航天員П.И.克利穆克（Климук）和В.И.謝瓦斯季亞諾夫（Севастьянов）在禮炮－4空間站上順利完成了63天的飛行。此后增加航天飛行時間成為了載人航天發(fā)展的主要趨勢，航天員們在禮炮－7空間站上飛行時間先后達到了96天、140天、175天、185天、211天和237天。

在航天飛行中預防系統(tǒng)的任務是，預防和降低失重不良因素的作用。為了解決這個問題，開展了各類試驗，其中包括：利用臨床和抗直立運動機能減退、干浸等進行失重模擬試驗，實驗室動物低動態(tài)運動機能減退試驗，衛(wèi)星試驗和長期隔絕試驗。低運動試驗的時間達到了50天、100天和更長的時間。其中最重要的是365天抗低態(tài)直立運動功能減退試驗（1986－1987年），該試驗所取得的結論作為預防措施的建議，被執(zhí)行一年期飛行任務的航天員В.Г.季托夫（Титов）和М.Х.馬納羅夫（Манаров）接受和采納。

實現(xiàn)長期和超長期航天飛行是現(xiàn)代航天生物醫(yī)學研究成果的有力證明。醫(yī)生航天員В.В.波利亞科夫（Поляков）實現(xiàn)了438天的航天飛行，創(chuàng)造了世界航天飛行的新紀錄，為其他航天員長期太空考察開辟了道路，使未來星際考察成為了可能。在“和平”空間站，以及在以后的“國際空間站”進行半年以上飛行已成為了常態(tài)。有數(shù)名航天員（С.К.克里卡廖夫、С.В.阿夫杰耶夫、А.Ю.卡列里、В.В.波利亞科夫、А.Я.索洛維約夫）累計飛行時間超過了600天。

6 載人航天人的生理學問題

在航天醫(yī)學發(fā)展過程中，深入的科學研究為其發(fā)展奠定了基礎，明確了人體對綜合飛行因素的適應規(guī)律，弄清楚了人體對航天飛行因素作用最敏感的系統(tǒng)，明確了人體及其系統(tǒng)在航天飛行條件下的主要適應機制，制定了航天飛行中健康管理的方法。

研究表明，近地軌道飛行的主要因素是失重，在其作用下會導致重力依賴系統(tǒng)最大的變化，重力依賴系統(tǒng)在地面條件下主要完成對抗（反）引力的工作（心血管系統(tǒng)及肌肉系統(tǒng)，支撐器官）或者是在活動中判定重力方向（前庭系統(tǒng)）。

在航天生理學的研究中，主要關注心血管系統(tǒng)、骨骼肌、骨骼系統(tǒng)、感覺系統(tǒng)、運動控制狀態(tài)的評價，以及代謝等變化。下面主要介紹航天醫(yī)學一些主要問題的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展。

心血管系統(tǒng)

在失重的作用下，心血管系統(tǒng)心肌電性（電特性）會出現(xiàn)不良變化，包括竇性心律不齊和額外收縮（尤其是在艙外活動時及高體力負荷時），心臟收縮頻率增加且力量下降，心臟噴出血量和分鐘出血量降低，心搏周期時相結構重新調(diào)整（等長收縮和舒張縮短，驅(qū)血期和左心室快速充血期減少，心電圖上T波幅度下降）；系統(tǒng)性血液循環(huán)變化，表現(xiàn)為外周阻率和舒張血壓降低，小腿靜脈收縮性降低且頸靜脈充血增加；內(nèi)器官也出現(xiàn)了靜脈郁血的征兆，血管緊張調(diào)節(jié)紊亂且微循環(huán)下降。這些變化會導致直立運動退化。

感覺系統(tǒng)，前庭器官

研究表明，在失重初期前庭反應非常輕松，原因是本體感受對前庭核的抑制作用減弱。后來進入了抑制期（小腦的作用導致），這證明已從眼運動、腦運動和姿態(tài)運動的感覺保障系統(tǒng)排出了前庭通道。

根據(jù)航天員飛行結果，對現(xiàn)象進行了系統(tǒng)化的研究，制定了重力變化時知覺和感覺運動紊亂分類法，確定了感覺系統(tǒng)適應過程的特性和時間，開發(fā)并使用了前庭功能及與之相互作用的感覺器官的診察方法。

運動監(jiān)控

長期失重及其模擬條件的作用會導致反射領域深度和長期的變化，以及協(xié)調(diào)性明顯紊亂。

失重對運動控制系統(tǒng)感覺保障產(chǎn)生極大的影響，其原因是來自肌肉感受器和腳皮膚感受器的傳入沖動程度降低，前庭眼運動協(xié)調(diào)紊亂結果出現(xiàn)了感覺綜合過程、運動協(xié)調(diào)過程、定位過程、隨意運動監(jiān)控過程的紊亂，并且出現(xiàn)視分析器運動控制作用代償增加。視分析器具有評價身體在空間中位置（姿態(tài)）的功能，正常情況下該功能由前庭器官完成。

基于飛行中和地面研究所取得的數(shù)據(jù)，對有關低重力運動綜合征的觀點進行了論證，并明確主要定向和本體感受系統(tǒng)活動紊亂是失重中導致運動控制組織及進行運動時發(fā)生深度變化的主要原因。

骨骼肌

失重會導致骨骼肌負荷下降，會在神經(jīng)肌肉器官所有環(huán)節(jié)內(nèi)引起紊亂，包括細胞內(nèi)信號系統(tǒng)。生物衛(wèi)星上對大鼠的研究表明，最明顯的變化是在保持姿態(tài)和運動時出現(xiàn)在承擔力量負荷的抗重力肌肉上。在飛行后及地面模擬失重效應條件下對人骨骼肌研究表明，肌肉的力量指標下降，尤其是伸肌。變化產(chǎn)生在緊張度極大下降及強力轉(zhuǎn)入快速運動活性的情況下。

骨系統(tǒng)

在飛行及模擬試驗中，通過對骨系統(tǒng)的研究取得了大量的科學數(shù)據(jù)。通過對在生物衛(wèi)星飛行的大鼠骨組織研究表明，骨的生長受到了抑制，骨膜生成緩慢，出現(xiàn)骨質(zhì)疏松，骨的機械強度降低。

針對生物衛(wèi)星飛行后的猴子進行研究表明，髂骨海綿結構中的骨質(zhì)量減少，小梁骨組織鈣化速度降低。使用雙光子吸收測量和定量計算機體層X線照相術，對航天員骨組織開展的研究表明，各種時間長度的飛行后，最明顯和變化最快的是承擔重量負荷的骨組織，特別是其中的海綿結構。在長期飛行中骨組織中的變化作為潛在的風險進行評估，由于骨的鈣和磷流失，造成骨密度下降，這會增加骨折和患腎結石的可能性。值得注意的是，飛后骨組織康復過程需要相當長的時間。

代謝和內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)

通過對航天員診察和生物衛(wèi)星上開展的動物試驗，失重會對蛋白、碳水化物、脂類及能量的代謝產(chǎn)生極大的影響?，F(xiàn)已明確，急性和長期的適應性反應會導致建立新的內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定。出現(xiàn)大量內(nèi)環(huán)境代謝指標偏差，一些組織出現(xiàn)結構性紊亂，代謝過程加強，能量代謝程度下降并形成新的失重條件下的代謝水平。

研究表明，在這些偏移中起主要作用的是內(nèi)分泌系統(tǒng)的變化，這些變化有的是由親軀體細胞和促甲狀腺垂體功能下降引起的，即長期飛行中產(chǎn)生“去甲腎上腺素不足綜合癥”?；趯λ〉脭?shù)據(jù)的分析，提出了失重中物質(zhì)代謝降到最低化的假說。飛后研究表明，表現(xiàn)突出的重力應激出現(xiàn)在由失重向地球引力過渡期間。

水鹽代謝

航天飛行中心血管系統(tǒng)、神經(jīng)激素調(diào)節(jié)及代謝狀態(tài)變化，是水鹽代謝出現(xiàn)規(guī)律性變化的原因。

現(xiàn)已查明，失重作用初期血液再分配、中樞及腎臟血液動力方面出現(xiàn)偏差會使血液量調(diào)節(jié)發(fā)生變化，這會導致調(diào)節(jié)激素（后葉加壓素、高血壓蛋白酶、血管緊張素），以及醛固酮發(fā)生變化，并產(chǎn)生特殊的水鹽內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，伴有鈉、鈣和磷的負性平衡。

俄羅斯生物醫(yī)學問題研究所開發(fā)出了評價水鹽內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的功能方法，以及在各個階段消除其不良變化的方法。

心理保障

在現(xiàn)實中利用心理保障系統(tǒng)來預防和調(diào)整飛行前、中、后出現(xiàn)的各類紊亂。在飛行前主要開展心理選拔、訓練和組建相應的飛行乘組。航天員選拔的心理標準是：心理健康狀態(tài)；個體的職業(yè)素養(yǎng)；在小群體中個體行為和表現(xiàn)的特點；對極端環(huán)境條件下工作的個體心理穩(wěn)定性。在訓練中航天員要了解個體間關系的特點，培養(yǎng)在個體間和組群間建立最佳關系的能力。除此之外，在規(guī)劃人在太空中的生活時，建立適宜的作息制度仍然是非常重要的問題，在這方面專家給予了極大的關注。

在飛行中直接開展心理生理和精神狀態(tài)的監(jiān)測和診斷，并保持航天員使用自動化工具的職業(yè)技能。心理預防和矯治是飛行中心理保障的重要組成部分，其中包括地面和艙內(nèi)社會心理支持。

航天員飛后社會心理康復，在航天員心理保障和保持其職業(yè)壽命方面占有非常重要的位置。

7 載人航天飛行的輻射安全

航天飛行中人的健康安全保障研究的一個重要方向是，研究太空輻射作用的射線生物學特性，空間劑量測量學，航天員輻射劑量限定。

該領域取得的主要成果是：①開發(fā)出航天飛行輻射安全系統(tǒng)；②明確了軌道上和航天員體內(nèi)輻射場的形成規(guī)律；③制定了空間輻射環(huán)境預測方法；④開發(fā)并在航天器上使用了劑量測量監(jiān)控的方法和設備；⑤論證了長期飛行航天員可以承受的劑量，開發(fā)出輻射安全標準；⑥在空間站飛行期間長年不間斷監(jiān)測輻射環(huán)境。

由于重帶電粒子具有很強的穿透性，應當特別加強輻射對中樞神經(jīng)系統(tǒng)、視覺功能、視網(wǎng)膜、眼晶體破壞作用的研究，特別關注發(fā)生突變，并尋找防護方法。后繼將研究輻射和失重的混合作用。

8 生命保障系統(tǒng)和適居性問題

在幾十年的載人航天實踐中，空間站物化生保系統(tǒng)研發(fā)和應用領域取得了巨大的成就，目前重點關注生保系統(tǒng)的生物學部分，這將是未來組合式生保系統(tǒng)的組成部分。

在“禮炮”系列、和平號空間站，以及“國際空間站”上使用了“光”和“拉達”（Лада）溫室裝置開展研究，結果表明連續(xù)幾代高等植物生長和正常發(fā)育是可能的。

1979年在“太空－1129”生物衛(wèi)星及1990年在“和平”空間站所進行的試驗表明，在失重條件下實現(xiàn)鳥胚胎形成（日本鵪鶉）是可能的。

適居性問題的研究具有重要的意義，基于這些研究在載人航天實踐中推廣使用了防疫系統(tǒng)、個人衛(wèi)生措施、化學和微生物監(jiān)測系統(tǒng)，以及防止內(nèi)部裝置、系統(tǒng)和設備免遭微生物破壞作用的防護措施。

“國際空間站”微生物研究的一個重要方向是，研究微生物孢子體在開放太空的生存性 。結果表明，在空間極端條件下駐留數(shù)月后孢子沒有失去生命力。在研究微生物孢子的同時，還在相同條件下研究一些生物（高等植物種子、蚊蚴、低等甲殼動物的卵）靜止期的生存性。

9 “國際空間站”載人飛行

在“禮炮”系列、和平號空間站建立和成功運用的航天員生理和心理健康維護系統(tǒng)，是“國際空間站”俄羅斯艙段航天員醫(yī)學保障的重要基礎，其中包括：①飛行中乘員健康的監(jiān)測；②長期航天飛行不良作用的預防系統(tǒng)；③艙外活動醫(yī)學保障；④醫(yī)學救助系統(tǒng)；⑤生命保障系統(tǒng)；⑥居住環(huán)境監(jiān)測；⑦輻射監(jiān)測，輻射安全保障。

“國際空間站”乘員健康醫(yī)學保障融合了各成員國先進的醫(yī)學知識和技術。在這種情況下，使用統(tǒng)一的太空飛行醫(yī)學保障國際標準和統(tǒng)一的航天員健康標準具有極為重要的意義，需要整合“國際空間站”醫(yī)學保障的方法，包括預防和醫(yī)學救助方法、居住環(huán)境和輻射狀況的監(jiān)測方法、個人保健方法、飲食和水保障方法。

10 最新技術對于發(fā)展航天生物醫(yī)學的意義

航天飛行生物醫(yī)學保障經(jīng)驗證明，科學研究對于解決載人航天面臨的最復雜問題極為重要。對航天飛行人體各系統(tǒng)的風險進行評估，對所獲取的關于其狀態(tài)信息進行分析，弄清其變化的機理，開發(fā)減少和預防不良變化的措施和方法并對其效果進行評估，這些構成了解決航天醫(yī)學問題內(nèi)在的邏輯關系。在人類首次太空飛行后的50年間，科學家們對完善生物醫(yī)學的研究方法進行了深入的研究，并應用現(xiàn)代生物和醫(yī)學及其他科學研究成果來解決航天醫(yī)學面臨的問題。

近幾年的科學成果正在引領“生物學革命”，毋庸置疑，這些成果的應用有力地推動了航天生物醫(yī)學的發(fā)展。在研究方法上，主要從機體功能控制的分子生成系統(tǒng)出發(fā)，廣泛應用相關的研究方法，在細胞、細胞結構層面，以及分子層面上開展試驗研究。研究工作在生物醫(yī)學問題研究所開展了微重力細胞生理學、航天生物技術，以及蛋白質(zhì)組學等方面采取了一些措施。

11 未來載人火星考察的生物醫(yī)學問題

航天員選拔問題

火星考察任務的參與者應當從有航天飛行經(jīng)驗的人員中選拔，這樣會減輕醫(yī)生的負擔，醫(yī)生會有效地利用候選人在以前飛行中的身體狀況和機體反應的醫(yī)學數(shù)據(jù)。選拔方法應當有助于發(fā)現(xiàn)隱性疾病，特別是精神類疾病，以及發(fā)現(xiàn)低級的機能儲備?；谶x拔方法和遺傳學及分子醫(yī)學的標準，應當和必須尋找分析應激、骨質(zhì)疏松穩(wěn)定性，個體放射敏感性及其他指標的客觀標準。個性選撥應當考慮職業(yè)和個體的素養(yǎng)。

醫(yī)學保障問題

火星考察任務的高度自主性及超長的考察時間，要求建立艙載醫(yī)療中心并且考察乘組中應當有高水平的醫(yī)生，以便開展各類醫(yī)學救助，包括外科和口腔救護。醫(yī)學中心應當具有全套的儀器設備，以開展醫(yī)學監(jiān)督、診斷和治療，還應當掌握遠程醫(yī)學技術，能夠進行高質(zhì)量的通訊，確保傳輸醫(yī)學影像并能獲取咨詢幫助。此外，還應當要求優(yōu)化艙載藥劑，包括功能性臨床試驗保質(zhì)期長的藥物，還應當完善醫(yī)療器具，以便開展診斷操作及醫(yī)學救助。

預防系統(tǒng)

在火星任務的所有階段應當建立高效的重力作用預防系統(tǒng)，在其研制過程中，應借鑒“國際空間站”上現(xiàn)行的并正在完善的預防系統(tǒng)?！皣H空間站”是訓練未來星際飛行各類醫(yī)學和醫(yī)學工程技術的重要試驗平臺。

有理由認為，應當建立人工重力系統(tǒng)，該系統(tǒng)可利用小半徑離心機來開發(fā)。科學家們模擬失重條件下利用離心機的旋轉(zhuǎn)進行研究，對其結果進行了論證。結果表明，人工重力系統(tǒng)能夠提高重力的穩(wěn)定性，減少心血管系統(tǒng)、外呼吸系統(tǒng)、水鹽代謝狀況及血液凝結系統(tǒng)等的不良變化。

現(xiàn)已表明，人工重力的作用能降低萎縮性變化，能預防骨骼肌代謝紊亂及管狀骨中鈣、磷和礦物質(zhì)含量的下降。

輻射安全

在星際飛行過程中，輻射安全保障是最艱巨的任務。太陽耀斑的質(zhì)子及銀河宇宙射線重核是嚴重的危害源，需要制定航天員防護措施（輻射躲避、局部防護、專用藥劑、飛行線路輻射監(jiān)測、輻射劑量監(jiān)測）。從防護角度講，具有高穿透力的銀河宇宙射線是最嚴重的問題。

心理問題

心理問題是綜合性的問題，解決心理問題有助于保持高水平的職業(yè)活動，有助于維護最佳的乘員關系。心理問題包括領袖選擇問題、組群間交流問題（包括考察成員不同文化背景和不同性別問題）、有效地開展心理支持問題等。與此同時，還必須開發(fā)監(jiān)測心理狀態(tài)的儀器設備，以及維護受控能力和評價心理生理穩(wěn)定性的訓練器。

生命保障和衛(wèi)生保健安全問題

在星際考察中，需要利用物化和生物技術開發(fā)自主的再生式生保系統(tǒng)，以此來優(yōu)化乘員的居住環(huán)境。研究生命保障問題必須從現(xiàn)實的生物群落出發(fā)，考慮其生物環(huán)節(jié)的相互作用，完善艙載溫室裝置培育高等植物的技術。目前對人體排泄物轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的研制力度還不夠，未來該系統(tǒng)將是生命保障系統(tǒng)重要的組成部分，還必須開發(fā)空氣中有毒物質(zhì)的分析和監(jiān)測艙載設備，研制光催化凈化系統(tǒng)，還需要制定可靠和快速的微生物鑒定及環(huán)境消毒的方法。