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宇宙飛行が人体に及ぼす影響は複雑で、短期的にも長期的にも概して有害である。[ 1 ]長期無重力による重大な悪影響には、筋萎縮や骨格の劣化（宇宙飛行骨減少症）などがある。[ 2 ]その他の重大な影響としては、心血管系の機能低下、赤血球産生の減少（宇宙貧血）、[ 3 ]平衡障害、視覚障害、免疫系の変化などがある。[ 4 ]その他の症状としては、体液の再分布（無重力状態を経験する宇宙飛行士の写真によく見られる「満月様顔貌」の原因となる）、[ 5 ] [ 6 ]体重減少、鼻づまり、睡眠障害、過剰な鼓腸などがある。2024年の評価では、「よく知られている問題には、骨量減少、がんリスクの増加、視力障害、免疫系の弱体化、精神衛生上の問題などがあるが、分子レベルで何が起こっているのかは必ずしも明らかではない」と指摘されており[ 7 ] 、特に民間および商業宇宙飛行が、その影響に関する科学的または医学的研究がこれらの人々の間で実施されていないことに関して懸念が高まっている[ 8 ] 。
総じて、NASAは宇宙飛行が人体に及ぼす様々な有害な影響をRIDGE（すなわち、「宇宙放射線、隔離と閉じ込め、地球からの距離、重力場、敵対的で閉鎖された環境」）という頭字語で表している。[ 3 ]
地球を離れ、宇宙推進システムを開発する際に伴う工学的課題は、1世紀以上にわたって研究され、数百万時間もの研究時間が費やされてきました。近年では、人間が宇宙空間で長期間、場合によっては無期限に生存し、活動する方法に関する研究が活発化しています。この問題には物理学と生物学の両方からの知見が必要であり、現在では（資金調達を除けば）人類の宇宙探査が直面する最大の課題となっています。この課題を克服するための根本的な一歩は、長期宇宙旅行が人体に及ぼす影響を理解することです。
2015年10月、NASA監察総監室は、火星への有人ミッションを含む宇宙探査に関連する健康被害に関する報告書を発表した。[ 9 ] [ 10 ]
2019年4月12日、NASAは宇宙飛行士双子研究の医学的結果を報告した。この研究では、一方の宇宙飛行士が国際宇宙ステーションで1年間宇宙に滞在し、もう一方の双子は地球で1年間を過ごした。この研究では、 DNAや認知の変化など、双子の間にいくつかの長期的な変化が見られた。[ 11 ] [ 12 ]
2019年11月、研究者らは、健康な宇宙飛行士11人を対象とした6ヶ月間の研究に基づき、宇宙飛行士が国際宇宙ステーション滞在中に深刻な血流障害や血栓症を経験したと報告した。研究者らによると、この結果は火星探査ミッションを含む長期宇宙飛行に影響を与える可能性があるという。[ 13 ] [ 14 ]
宇宙飛行中に人間が経験する環境条件の多くは、人間が進化してきた環境とは大きく異なりますが、宇宙船や宇宙服などの技術によって、最も過酷な環境から人々を守ることができます。呼吸可能な空気と飲用可能な水に対する差し迫ったニーズは、生命維持システムによって満たされます。生命維持システムは、人間が宇宙空間で生存できるようにする一連の装置です。[ 15 ]生命維持システムは、空気、水、食料を供給します。また、温度と圧力を許容範囲内に維持し、体の老廃物を処理する必要もあります。放射線や微小隕石などの有害な外部影響から身を守ることも必要です。
無重力状態（微小重力環境とも呼ばれる）など、軽減が難しい危険もあります。このような環境で生活すると、身体には3つの重要な影響が生じます。それは、固有受容感覚の喪失、体液分布の変化、そして筋骨格系の劣化です。
2017年11月2日、科学者たちは、 MRI研究に基づき、宇宙旅行をした宇宙飛行士の脳の位置と構造に大きな変化が見られたと報告した。宇宙旅行期間が長い宇宙飛行士ほど、脳の変化が大きいことがわかった。[ 16 ] [ 17 ]
2018年10月、NASAの資金提供を受けた研究者らは、火星への旅行を含む長期間の宇宙旅行が、宇宙飛行士の消化管組織に重大な損傷を与える可能性があることを発見した。これらの研究は、そのような旅行が宇宙飛行士の脳に重大な損傷を与え、早期老化を引き起こす可能性があることを発見した以前の研究を裏付けている。 [ 18 ]
2019年3月、NASAは、宇宙ミッション中に人間の体内に潜伏しているウイルスが活性化する可能性があり、将来の深宇宙ミッションにおける宇宙飛行士のリスクがさらに高まる可能性があると報告した。[ 19 ]
宇宙医学は、宇宙空間で生活する宇宙飛行士の健康状態を研究する、発展途上の医療分野です。この学問分野の主な目的は、人間が宇宙の極限環境下でどれだけ長く、どれだけの期間生存できるか、そして宇宙から帰還後、地球の環境にどれだけ早く再適応できるかを明らかにすることです。宇宙医学はまた、人間が十分に適応できない環境での生活によって引き起こされる苦痛を軽減するための予防的および緩和的な対策の開発も目指しています。
宇宙飛行士は離陸時と再突入時に、通常の重力の数倍の重力を経験することがあります。訓練を受けていない人は通常3G程度まで耐えられますが、4～6Gでは意識を失う可能性があります。垂直方向のGフォースは、血液が脳や目から遠ざかるため、脊椎に垂直な方向の力よりも耐えにくいのです。まず一時的に視力を失い、さらに高いGフォースになると意識を失います。Gフォース訓練と、頭部に血液をより多く留めるために体を締め付けるGスーツを着用することで、その影響を軽減できます。ほとんどの宇宙船は、Gフォースを快適な範囲内に抑えるように設計されています。
宇宙環境は適切な保護がなければ致命的です。宇宙の真空状態では、酸素と圧力の欠如が最大の脅威となりますが、温度と放射線もリスクとなります。宇宙空間への曝露の影響により、気泡症、低酸素症、低炭酸症、減圧症が発生する可能性があります。これらに加えて、周囲に存在する高エネルギー光子や素粒子による細胞の突然変異や破壊もあります。 [ 20 ]減圧は、宇宙飛行士の船外活動（EVA）中の深刻な懸念事項です。 [ 21 ]現在の船外移動ユニット（EMU）の設計は、これやその他の問題を考慮に入れており、時間の経過とともに進化してきました。[ 22 ] [ 23 ]重要な課題は、宇宙飛行士の移動性を高めること（高圧EMUによって制限され、膨らんだ風船をしぼんだ風船に比べて変形させるのが難しいのと同様）と減圧リスクを最小限に抑えることの相反する利益です。研究者ら[ 24 ]は、現在のEMU全体の圧力29.6 kPa（4.3 psi）ではなく、通常の71 kPa（10.3 psi）のキャビン圧力に別のヘッドユニットを加圧することを検討した。[ 23 ] [ 25 ]このような設計では、胴体の加圧を機械的に行うことができ、空気圧加圧に伴う可動性の低下を回避できる。[ 24 ]
人間の生理機能は地球の大気圏内での生活に適応しており、呼吸する空気には一定量の酸素が必要です。体が十分な酸素を得られないと、宇宙飛行士は意識を失い、低酸素症で死亡する危険があります。宇宙の真空中では、肺でのガス交換は継続しますが、酸素を含むすべてのガスが血流から除去されます。9～12秒後には、脱酸素化された血液が脳に到達し、意識喪失につながります。[ 26 ] 30秒までの真空への曝露は、永続的な身体的損傷を引き起こす可能性は低いと考えられます。[ 27 ]動物実験では、90秒未満の曝露では迅速かつ完全な回復が正常である一方、より長い全身曝露は致命的であり、蘇生は成功したことがないことが示されています。[ 28 ] [ 29 ]人間の事故から得られるデータは限られていますが、動物のデータと一致しています。呼吸が阻害されなければ、四肢ははるかに長い時間曝露される可能性があります。[ 30 ]
1966年12月、NASAの航空宇宙エンジニアで被験者のジム・ルブランは、加圧宇宙服のプロトタイプが真空状態でどれだけうまく機能するかを検証するテストに参加していた。宇宙の影響をシミュレートするために、NASAは空気をすべて抜き取ることができる巨大な真空チャンバーを建設した。[ 31 ]テストの途中で、ルブランの加圧ホースが宇宙服から外れた。[ 32 ]これにより、彼の宇宙服の圧力は10秒以内に3.8psi （26.2kPa ）から0.1psi （0.7kPa ）に低下したが、ルブランは約14秒間意識を保った後、低酸素症で意識を失った。体外の圧力がはるかに低いため、血液の酸素が急速に失われる。「後ろによろめきながら、意識を失う直前に舌の唾液が泡立ち始めたのを感じた。それが最後に覚えていることだ」とルブランは回想している。[ 33 ]同僚が25秒以内にチャンバーに入り、ルブランに酸素を与えた。チャンバーは通常の30分ではなく1分で再加圧された。ルブランは耳の痛みだけでほぼすぐに回復し、後遺症はなかった。[ 34 ]
真空によるもう 1 つの影響は、周囲の圧力の低下により体液中に気泡が形成されることによって引き起こされる気泡症と呼ばれる状態です。蒸気によって体が通常の 2 倍まで膨張し、循環が遅くなる可能性がありますが、組織は弾力性と多孔性があるため破裂を防ぎます。[ 35 ] 技術的には、気泡症は高度約19 キロメートル (12マイル、62,000フィート)または圧力 6.3 kPa (47 mm Hg )未満で始まると考えられており、[ 36 ]アームストロング限界として知られています。[ 20 ]他の動物での実験では、人間にも当てはまる可能性のあるさまざまな症状が明らかになっています。これらの症状の中で最も軽度なのは、蒸発冷却による体液の凍結です。組織の酸素喪失、それに続く循環不全と弛緩性麻痺などの重篤な症状は約 30 秒で発生します。[ 20 ]この過程で肺も潰れますが、水蒸気を放出し続け、呼吸器系の冷却と氷の形成につながります。[ 20 ]大まかな推定では、人間が再圧縮されるまで約 90 秒しかなく、その後は死は避けられない可能性があります。[ 35 ] [ 37 ]気泡による腫れは、19 km 以上の高度で気泡を防ぐために必要な飛行服で封じ込めることで軽減できます。[ 30 ]スペース シャトル計画中、宇宙飛行士はクルー高度保護服 (CAPS) と呼ばれる体にフィットする伸縮性のある衣服を着用し、2 kPa (15 mm Hg) という低い圧力でも気泡を防いでいました。[ 38 ]
宇宙空間で真空にさらされて死亡したことが知られている唯一の人間は、ソユーズ11号宇宙船の乗組員3名、ヴラディスラフ・ヴォルコフ、ゲオルギー・ドブロヴォルスキー、ヴィクトル・パツァエフである。1971年6月30日、軌道からの再突入準備中に、宇宙船の降下モジュール内の圧力均等化弁が高度168キロメートル（551,000フィート）で予期せず開き、急速な減圧を引き起こし、乗組員全員が死亡した。[ 39 ] [ 40 ]
真空中では、伝導や対流によって体から熱を取り除く媒体はありません。熱の損失は、人体の310 Kの温度から宇宙空間の3 Kへの放射によって起こります。これは、特に衣服を着た人ではゆっくりとしたプロセスなので、すぐに凍る危険はありません。[ 41 ]真空中で皮膚の水分が急速に蒸発冷却されると、特に口の中に霜が付くことがありますが、これは重大な危険ではありません。
ろ過されていない直射日光の強い放射線にさらされると、局所的に熱が発生しますが、その熱は体の伝導性と血液循環によって分散されると考えられます。しかし、その他の太陽放射、特に紫外線は、重度の火傷を引き起こす可能性があります。
地球の大気圏と磁気圏の保護がないため、宇宙飛行士は高レベルの放射線にさらされます。高レベルの放射線は、免疫系の維持に大きく関与するリンパ球を損傷します。この損傷は、宇宙飛行士が経験する免疫力の低下の一因となります。放射線は、最近では宇宙飛行士の白内障の発生率の上昇にも関連付けられています。低地球軌道の保護外では、銀河宇宙線が有人宇宙飛行にさらなる課題をもたらします。[ 45 ]宇宙線による健康被害は、10年以上の被曝で癌になる可能性を大幅に高めます。[ 46 ] NASAが支援した研究では、放射線が宇宙飛行士の脳に害を及ぼし、アルツハイマー病の発症を加速させる可能性があると報告されています。[ 47 ] [ 48 ] [ 49 ] [ 50 ]太陽フレア現象（まれではあるが）は、数分で致命的な放射線量を与える可能性があります。防護シールドや防護薬によって、最終的にはリスクを許容できるレベルまで下げることができると考えられている。[ 51 ]
国際宇宙ステーション（ISS）に滞在する乗組員は、地球の磁場によって宇宙環境から部分的に保護されています。これは、磁気圏が太陽風を地球とISSの周囲に偏向させるためです。しかし、太陽フレアは磁気防御を歪ませて貫通するほど強力なため、乗組員にとって依然として危険です。2005年、第10次長期滞在クルーは、この目的のために設計されたステーションのより強力な遮蔽された部分に予防的に避難しました。[ 52 ] [ 53 ]しかし、地球の磁気圏の限られた保護を超えて、惑星間有人ミッションははるかに脆弱です。テネシー大学のローレンス・タウンゼントらは、これまで記録された中で最も強力な太陽フレアを研究しました。この規模のフレアから宇宙飛行士が受ける放射線量は、急性放射線症を引き起こし、場合によっては死に至る可能性があります。[ 54 ]
長期宇宙飛行は、病気に対する身体の防御能力を低下させる可能性があるという科学的懸念がある。[ 55 ]放射線は生体組織を透過し、血液や免疫系を作る骨髄幹細胞に短期的および長期的な損傷を与える可能性がある。特に、リンパ球に「染色体異常」を引き起こす。これらの細胞は免疫系の中心であるため、損傷を受けると免疫系が弱まり、新たな曝露に対する脆弱性が高まるだけでなく、通常は抑制されているはずの体内に既に存在するウイルスが活性化する。宇宙では、 T細胞（リンパ球の一種）は正常に増殖する能力が低下し、増殖したT細胞も感染と戦う能力が低下する。時間の経過とともに免疫不全は、特に宇宙飛行システムの閉鎖された空間で、乗組員の間で感染が急速に広がる原因となる。
2013年5月31日、NASAの科学者たちは、火星への有人ミッション[ 56 ]は、2011年から2012年にかけて火星科学研究所のRADが地球から火星へ移動中に検出した高エネルギー粒子放射線の量に基づいて、大きな放射線リスクを伴う可能性があると報告した。[ 42 ] [ 43 ] [ 44 ]
2017年9月、NASAは火星表面の放射線レベルが一時的に2倍になり、月半ばに発生した大規模で予期せぬ太陽嵐により、これまで観測されたどのオーロラよりも25倍明るいオーロラが発生したと報告した。 [ 57 ]
長期間居住可能な宇宙ステーションの出現に伴い、無重力状態への曝露が人間の健康に悪影響を及ぼすことが明らかになってきた。人間は地球表面の物理的環境に適応しているため、無重力状態になると様々な生理機能が変化し始め、場合によっては萎縮する。これらの変化は通常一時的なものであるが、中には人間の健康に長期的な影響を与えるものもある。
微小重力への短期的な曝露は、前庭系の障害によって引き起こされる自己限定的な吐き気である宇宙適応症候群を引き起こします。長期にわたる曝露は、骨量と筋肉量の減少という最も重大なものを含む、複数の健康問題を引き起こします。時間の経過とともに、これらの脱コンディショニング効果は、宇宙飛行士のパフォーマンスを低下させ、怪我のリスクを高め、有酸素能力を低下させ、心血管系を遅くする可能性があります。[ 58 ]人体の大部分は体液で構成されているため、重力は体液を体の下半分に押し込む傾向があり、人体にはこの状況をバランスさせるための多くのシステムがあります。重力の引力から解放されると、これらのシステムは働き続け、体液が体の上半分に全体的に再分配されます。これが宇宙飛行士に見られる丸顔の「むくみ」の原因であり、[ 51 ] [ 59 ]宇宙飛行士の言語運動制御の変化の観察に寄与する可能性があります。[ 60 ]体液の再分配自体が平衡障害、視覚の歪み、味覚と嗅覚の喪失を引き起こします。
2006年のスペースシャトル実験では、食中毒を引き起こす可能性のある細菌であるサルモネラ菌が、宇宙で培養されると毒性が強くなることがわかった。[ 61 ] 2013年4月29日、NASAの資金提供を受けたレンセラー工科大学の科学者たちは、国際宇宙ステーションでの宇宙飛行中に、微生物が「地球上では見られない」方法で宇宙環境に適応し、「成長と毒性の増加につながる可能性がある」と報告した。[ 62 ] 2017年には、細菌が抗生物質に対する耐性が高まり、宇宙のほぼ無重力状態で繁殖することがわかった。 [ 63 ]微生物が宇宙空間の真空状態で生存することが観察されている。[ 64 ] [ 65 ]
人間が無重力状態の最初の数時間で経験する最も一般的な問題は、宇宙適応症候群（SAS）として知られており、一般的には宇宙酔いと呼ばれています。これは乗り物酔いに関連しており、前庭系が無重力状態に適応する際に発生します。[ 66 ] SASの症状には、吐き気や嘔吐、めまい、頭痛、倦怠感、全身倦怠感などがあります。 [ 2 ] SASの最初の症例は、 1961年に宇宙飛行士のゲルマン・チトフによって報告されました。それ以来、宇宙飛行をした人の約45%がこの症状に苦しんでいます。
長期無重力の主な影響は、骨量と筋肉量の減少です。無重力環境では、宇宙飛行士は立ち上がるために使用する背中の筋肉や脚の筋肉にほとんど体重をかけません。そのため、これらの筋肉は弱くなり始め、最終的には小さくなります。結果として、一部の筋肉は急速に萎縮し、定期的な運動をしないと、宇宙飛行士はわずか 5 ～ 11 日で筋肉量の最大 20% を失う可能性があります。[ 67 ]筋肉で優勢な筋線維の種類も変化します。姿勢を維持するために使用される遅筋線維は、重労働には不十分な速筋線維に置き換わります。運動、ホルモン補充、および薬に関する研究の進歩は、筋肉量と体重の維持に役立つ可能性があります。
骨代謝も変化します。通常、骨は機械的ストレスの方向に形成されます。しかし、微小重力環境では機械的ストレスが非常に少ないため、特に下部椎骨、股関節、大腿骨から骨組織が月に約 1.5% 失われます。 [ 68 ]微小重力と骨への負荷の減少により、健康な成人では、骨の減少が急速に増加し、10 年あたり 3% の皮質骨の減少から、体が微小重力にさらされる月ごとに約 1% に増加します。[ 69 ]骨密度の急速な変化は劇的で、骨がもろくなり、骨粗鬆症に似た症状を引き起こします。地球上では、骨は骨芽細胞と破骨細胞のシグナル伝達を含むバランスの取れたシステムによって常に脱落と再生されています。[ 70 ]これらのシステムは連動しており、骨が破壊されるたびに新しい層がその場所に形成されます。健康な成人では、どちらか一方だけが起こることはありません。しかし、宇宙空間では微小重力のため破骨細胞の活動が増加します。これは、破骨細胞が骨をミネラルに分解し、それが体内に再吸収されるため問題となります。骨芽細胞は破骨細胞と連続的に活動しないため、骨は回復することなく絶えず減少します。[ 71 ]この破骨細胞活動の増加は、重力下で最大の負荷がかかる骨盤領域で特に見られます。ある研究では、健康なマウスにおいて、微小重力に16日間曝露しただけで、破骨細胞の出現が197%増加し、骨芽細胞と新しい骨の形成を助けることが知られている成長因子のダウンレギュレーションが伴うことが示されました。失われた骨による血中カルシウム濃度の上昇は、軟組織の危険な石灰化と腎結石形成の可能性をもたらします。[ 68 ]骨が完全に回復するかどうかはまだわかりません。骨粗鬆症患者とは異なり、宇宙飛行士は最終的に骨密度を回復します。3 ～4ヶ月の宇宙旅行後、失われた骨密度を取り戻すには約2～3年かかります。宇宙飛行士の回復を早めるための新しい技術が開発されています。食事、運動、投薬に関する研究は、新しい骨の形成を促進する可能性を秘めています。
これらの生理学的悪影響の一部を防ぐため、ISSには2台のトレッドミル（COLBERTを含む）と、筋肉を増やすが骨密度には影響しないさまざまなウェイトリフティング運動を可能にするaRED（高度抵抗運動装置）[ 72 ] 、および固定式自転車が備え付けられており、各宇宙飛行士は1日に少なくとも2時間、これらの機器で運動する。[ 73 ] [ 74 ]宇宙飛行士はバンジーコードを使用してトレッドミルに体を固定する。[ 75 ] [ 76 ]長期間無重力状態にさらされる宇宙飛行士は、脚の骨を圧迫して骨減少症を軽減するために、ウエストバンドとカフの間にゴムバンドが付いたズボンを着用する。[ 5 ]
現在、NASAは高度な計算ツールを使用して、宇宙飛行士が長期間微小重力環境で経験する骨と筋肉の萎縮に最も効果的に対抗する方法を理解しようとしています。[ 77 ]人間研究プログラムの人間健康対策要素は、運動対策レジメンに関する特定の疑問を調査するためにデジタル宇宙飛行士プロジェクトを認可しました。[ 78 ] [ 79 ] NASAは現在、国際宇宙ステーション に搭載されている先進抵抗運動装置（ARED）のモデルを、装置を使用して運動する人間のOpenSim [ 80 ]筋骨格モデルと統合することに重点を置いています。この作業の目標は、逆動力学を使用してAREDの使用によって生じる関節トルクと筋力を推定し、それによって宇宙飛行士の運動レジメンをより正確に処方することです。これらの関節トルクと筋力は、骨のリモデリングや筋肉の適応に関するより基礎的な計算シミュレーションと組み合わせて使用することで、こうした対策の最終的な効果をより完全にモデル化し、提案された運動療法が宇宙飛行士の筋骨格系の健康を維持するのに十分かどうかを判断することができる。
宇宙では、宇宙飛行士は体液量を失い、血液量の最大22%を失います。[ 81 ]宇宙飛行士が地球に帰還すると、血液量が少ないため、起立性不耐症や立ち上がったときのめまいを引き起こすことがあります。[ 82 ]地球の重力の影響下では、人が立っているとき、血液やその他の体液は下半身に引っ張られ、足にかかる圧力が上昇します。微小重力環境では、体全体の静水圧が取り除かれ、その結果生じる血液分布の変化は、人が立っている状態から横になっている状態に変化したのと似ています。血液量の再分布の持続的な変化は、顔面浮腫やその他の好ましくない副作用を引き起こす可能性があります。地球に帰還すると、血液量の減少により起立性低血圧が引き起こされます。[ 83 ]宇宙飛行後の起立耐性は、着陸前に宇宙飛行士が行う体液負荷対策によって大幅に改善されています。[ 84 ]
2013年にNASAは、6か月以上の宇宙飛行をしたサルの目と視力に変化が見られることを発見した研究を発表しました。[ 85 ]注目すべき変化には、眼球の扁平化と網膜の変化が含まれます。[ 85 ]宇宙旅行者の視力は、宇宙に長く滞在するとぼやけることがあります。[ 86 ] [ 87 ]もう一つの影響は、宇宙線視覚現象として知られています。
[a] NASAが300人の男女宇宙飛行士を対象に行った調査によると、短期飛行の宇宙飛行士の約23％、長期飛行の宇宙飛行士の約49％が、ミッション中に近視と遠視の両方に問題があったと回答した。また、一部の人にとっては、視力の問題はその後何年も続いた。
— NASA [ 85 ]
無重力状態では塵が沈降しないため、小さな死んだ皮膚片や金属片が目に入り、炎症を引き起こし、感染のリスクを高める可能性があります。[ 88 ]
長期間の宇宙飛行は、宇宙旅行者の眼球運動（特に前庭眼反射）にも変化をもたらす可能性がある。[ 89 ]
無重力状態では上半身の体液量が増加するため、宇宙飛行士は病的に上昇した頭蓋内圧を経験しているという仮説が立てられています。[ 90 ]これにより眼球の後ろにかかる圧力が上昇し、眼球の形状に影響を与え、視神経をわずかに圧迫します。[ 1 ] [ 91 ] [ 92] [ 93 ] [ 94 ] [ 95 ]これは、少なくとも1か月間宇宙に滞在した後地球に帰還した宇宙飛行士のMRIスキャンを使用した2012年の研究で確認されました。 [ 96 ]しかし、微小重力下での病的に上昇した頭蓋内圧の直接的な証拠はまだ得られていません。放物線飛行中の侵襲的な頭蓋内圧測定では、圧力は実際には仰臥位レベルに比べて低下し、座位レベルよりわずかに高いことが示され、圧力は正常な生理的変動の範囲内であることを意味します。[ 97 ]頭蓋内圧の上昇がなくても、頭蓋内および眼内空間の静水圧勾配の除去によって眼球後部を平坦化する力が依然として生じる。[ 98 ]
このような視力障害は、火星への有人ミッションを含む将来の深宇宙飛行ミッションにとって大きな懸念事項となる可能性がある。[ 56 ] [ 91 ] [ 92 ] [ 93 ] [ 94 ] [ 99 ]もし実際に頭蓋内圧の上昇が原因であれば、宇宙における多くの人間の健康リスクと同様に、人工重力が解決策の一つとなるかもしれない。しかし、そのような人工重力システムはまだ実証されていない。さらに、高度な人工重力を用いても、相対的な微小重力状態が残る可能性があり、そのリスクは不明のままである。[ 100 ]
無重力が人間に及ぼす影響の一つとして、宇宙飛行士の中には宇宙空間で味覚の変化を経験する者がいる。 [ 101 ]宇宙飛行士の中には食べ物が味気なく感じる者もいれば、好物だった食べ物が以前ほど美味しく感じなくなった者もいる（コーヒーが好きだったある宇宙飛行士は、ミッション中にコーヒーの味がひどく嫌いになり、地球に帰還してからは飲まなくなった）。また、普段は食べないような食べ物を美味しく感じる宇宙飛行士もいれば、全く変化を感じない宇宙飛行士もいる。複数の検査で原因は特定されておらず、[ 102 ]食品の劣化や退屈などの心理的変化など、いくつかの説が提唱されている。宇宙飛行士は味覚の低下を補うために、しばしば味の濃い食べ物を選ぶ。
1 か月以内に人間の骨格は無重力状態で完全に伸び、身長が2.5 cm (1インチ)伸びます。[ 59 ] 2 か月後には、足の裏のたこは使われなくなるため剥がれ落ち、柔らかい新しい皮膚が現れます。対照的に、足の甲は、安定性を保つために足を引っ掛ける手すりに擦れるため、生々しく痛みを伴うほど敏感になります。[ 103 ]涙は、ボールのようにくっついて泣くことができません。[ 104 ]微小重力では、匂いがすぐに環境に浸透し、NASA のテストでは、クリーム シェリーの匂いが嘔吐反射を引き起こすことがわかりました。[ 102 ]宇宙では重力がなく、これらの筋肉が自由に伸びることができたため、重力への再適応により、背中や腹痛などのさまざまな身体的不快感がよく見られます。[ 105 ]これらは、長期間宇宙に滞在した宇宙飛行士が報告する無力症候群の一部である可能性があるが、宇宙飛行士からは逸話的なものと見なされている。 [ 106 ]疲労、無気力、心身症的な心配もこの症候群の一部である。データは決定的ではないが、この症候群は宇宙にいる乗組員が直面しなければならない内的および外的ストレスの現れとして存在するように思われる。[ 107 ]
宇宙での生活の心理的影響は明確に分析されていませんが、北極の研究基地や潜水艦など、地球上に類似例が存在します。乗組員にかかる膨大なストレスと、身体が他の環境変化に適応することとが相まって、不安、不眠、うつ病を引き起こす可能性があります。[ 108 ]
心理社会的ストレス要因が乗組員の士気とパフォーマンスを最適に保つ上で最も重要な障害の一つであるという証拠が数多く存在する。 [ 109 ]宇宙飛行士のヴァレリー・リューミンは、サリュート6号ミッションに関する自伝の中で、 O・ヘンリーの『処女膜の手引き』から次の一節を引用している。「殺人行為を誘発したければ、2人の男を18フィート×20フィートの小屋に1ヶ月間閉じ込めてみればいい。人間の本性はそれに耐えられないだろう。」[ 110 ]
宇宙旅行によって引き起こされる心理的ストレスに対するNASAの関心は、当初は有人ミッションの開始時に研究されていましたが、宇宙飛行士がロシアの宇宙ステーション「ミール」で宇宙飛行士と合流した際に再び高まりました。初期のアメリカのミッションにおける一般的なストレスの原因には、世間の注目を浴びながら高いパフォーマンスを維持することや、同僚や家族から孤立することなどがありました。ISSでは、後者は今でもストレスの原因となることが多く、NASAの宇宙飛行士ダニエル・タニの母親が交通事故で亡くなった時や、マイケル・フィンケが2人目の子供の誕生に立ち会えなかった時などが挙げられます。[ 107 ]
宇宙空間での睡眠の量と質は、飛行デッキの明暗サイクルが大きく変動し、宇宙船内の日中の照明が不十分なため、劣悪です。就寝前に窓の外を見る習慣でさえ、脳に誤った信号を送り、睡眠パターンの乱れにつながる可能性があります。こうした概日リズムの乱れは、乗組員の神経行動反応に深刻な影響を与え、彼らが既に経験している心理的ストレスを悪化させます。ISSでは、宇宙船の到着や出発のスケジュールなど、ミッションの要求により、睡眠が定期的に妨げられます。宇宙ステーション内の騒音レベルは、大気が熱サイフォン作用を起こさないため、避けられません。無重力（自由落下）環境では大気が停滞するため、大気を処理するために常にファンが必要です。スペースシャトルの宇宙飛行士の50％が睡眠薬を服用しましたが、それでも宇宙では地上よりも毎晩2時間睡眠時間が少なかったです。 NASAは、より良い睡眠の鍵となる可能性のある2つの分野を研究しています。睡眠の質の向上は疲労を軽減し、日中の生産性を向上させます。この現象に対処するためのさまざまな方法が常に議論されています。[ 111 ]
最長の宇宙飛行に関する研究では、最初の 3 週間は、環境の極端な変化に適応する必要があるため注意力が悪影響を受ける重要な期間であると結論付けられました。[ 112 ]スカイラブの 3 つのクルーはそれぞれ 1、2、3 か月宇宙に滞在しましたが、サリュート 6、サリュート 7、および ISS の長期滞在クルーは約 5〜6 か月滞在し、ミールの遠征はより長く続くことが多かった。ISS の作業環境には、さまざまな文化を持ち、さまざまな言語を話す人々と狭い環境で生活し、働くことによって生じるさらなるストレスが含まれます。第 1 世代の宇宙ステーションのクルーは単一の言語を話していましたが、第 2 世代および第 3 世代のステーションのクルーはさまざまな文化を持ち、さまざまな言語を話します。ISS は、訪問者が以前のステーションや宇宙船のように自動的に「ホスト」または「ゲスト」のカテゴリに分類されないため、同じように孤立感に苦しむことはないという点で独特です。
これまでのところ、宇宙に行った子供はおらず、[ 113 ]行く予定の子供もいない。[ 114 ]
宇宙で子供を育てることは、地球外環境の影響やそれに対する権利に関する倫理的な問題に直面してきた。[ 115 ] [ 114 ]
Research has been conducted in frozen sperm integrity of mice after a stay on a space station.[115]
Research into carrying an unborn child in space has been conducted with rats unsuccessfully in 1983 and with fish successfully in 1994.[116]
The company SpaceBorn United aims to grow a baby in space, enabling humans through its research to reproduce extraterrestrially, stating its reasons as for making humanity sustainable without Earth, seeing the need for becoming multiplanetary, as a backup plan. The company is as of 2023 planning preliminary research in space with rats, making them live and reproduce in space.[116]
The sum of human experience has resulted in the accumulation of 58 solar years in space and a much better understanding of how the human body adapts. In the future, industrialisation of space and exploration of inner and outer planets will require humans to endure longer and longer periods in space. The majority of current data comes from missions of short duration and so some of the long-term physiological effects of living in space are still unknown. A round trip to Mars[56] with current technology is estimated to involve at least 18 months in transit alone. Knowing how the human body reacts to such time periods in space is a vital part of the preparation for such journeys. On-board medical facilities need to be adequate for coping with any type of trauma or emergency as well as contain a huge variety of diagnostic and medical instruments in order to keep a crew healthy over a long period of time, as these will be the only facilities available on board a spacecraft for coping not only with trauma but also with the adaptive responses of the human body in space.
At the moment only rigorously tested humans have experienced the conditions of space. If off-world colonization someday begins, many types of people will be exposed to these dangers, and the effects on the very young are completely unknown. On October 29, 1998, John Glenn, one of the original Mercury 7, returned to space at the age of 77. His space flight, which lasted 9 days, provided NASA with important information about the effects of space flight on older people. Factors such as nutritional requirements and physical environments which have so far not been examined will become important. Overall, there is little data on the manifold effects of living in space, and this makes attempts toward mitigating the risks during a lengthy space habitation difficult. Testbeds such as the ISS are currently being utilized to research some of these risks.
宇宙環境は依然として大部分が未知数であり、未知の危険が存在する可能性が高い。一方で、人工重力やより高度な生体再生型生命維持システムといった将来の技術は、いずれいくつかのリスクを軽減できるかもしれない。
空気のない巨大な部屋では、あらゆる種類の悪いことが起こり得る。