宇宙飛行が人体に与える影響

宇宙飛行が人体に与える影響は複雑で、短期的にも長期的にも非常に有害です。^[1]長期の無重力状態による重大な悪影響には、筋萎縮や骨格の劣化（宇宙飛行性骨減少症）などがあります。^{[2]その他の重大な影響には、}心血管系機能の低下、赤血球産生の低下（宇宙貧血）、^[3]平衡障害、視力障害、免疫系の変化などがあります。^[4]その他の症状には、体液の再分配（無重力状態を体験する宇宙飛行士の写真でよく見られる「ムーンフェイス」の原因）、^{[5] [6]}体重減少、鼻づまり、睡眠障害、過度の鼓腸などがあります。 2024年の評価では、「骨粗鬆症、がんリスクの上昇、視力障害、免疫力の低下、精神衛生上の問題など、よく知られている問題があります...しかし、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ありません」と指摘されています。 ^[7]特に、現在行われている民間および商業宇宙飛行に関して、これらの人々への影響に関する科学的または医学的研究は行われていないため、懸念が生じています。^[8]

全体的に、NASAは宇宙飛行が人体に及ぼすさまざまな有害な影響をRIDGE（つまり、「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」）という頭字語で呼んでいます。^[3]

地球を離れて宇宙推進システムを開発することに関連する工学上の問題は、1 世紀以上にわたって検討され、何百万時間もの研究が費やされてきました。近年では、人間が長期間、場合によっては無期限に宇宙で生存し、作業する方法に関する研究が増加しています。この問題には物理科学と生物科学からのインプットが必要であり、現在、人間の宇宙探査が直面する最大の課題 (資金以外) となっています。この課題を克服するための基本的なステップは、長期間の宇宙旅行が人体に与える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した健康被害報告書を発行した。^{[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、宇宙飛行士の 双子の片方が国際宇宙ステーションで1年間過ごし、もう片方が地球で1年間過ごした結果、双子を比較したところ、 DNAや認知の変化に関連するものを含むいくつかの長期的な変化が示された。^{[11] [12]}

2019年11月、研究者らは11人の健康な宇宙飛行士を対象とした6か月間の研究に基づき、国際宇宙ステーションに搭乗中に宇宙飛行士が深刻な血流と血栓の問題を経験したと報告した。研究者らによると、この結果は火星へのミッションを含む長期宇宙飛行に影響を及ぼす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、人類が進化してきた環境条件とは大きく異なります。しかし、宇宙船や宇宙服などの技術は、最も過酷な条件から人々を守ることができます。呼吸可能な空気と飲料水に対する当面のニーズは、生命維持システム、つまり人類が宇宙空間で生き延びるための一連の装置によって満たされます。^[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、体内の老廃物を処理する必要があります。放射線や微小隕石などの有害な外部の影響に対する遮蔽も必要です。

無重力（微小重力環境とも呼ばれる）などの一部の危険は軽減するのが困難です。この種の環境での生活は、固有受容感覚の喪失、体液分布の変化、筋骨格系の劣化という 3 つの重要な形で身体に影響を与えます。

2017年11月2日、科学者たちは、 MRI研究に基づいて、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。より長い宇宙旅行をした宇宙飛行士は、より大きな脳の変化と関連していた。^{[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宇宙への長期の旅は、宇宙飛行士の胃腸組織に大きなダメージを与える可能性があることを発見した。この研究は、そのような旅が宇宙飛行士の脳に重大なダメージを与え、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、人間の体内に潜むウイルスが宇宙ミッション中に活性化する可能性があり、将来の深宇宙ミッションでは宇宙飛行士にさらなるリスクをもたらす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を研究する発展途上の医療行為です。この学問的探求の主な目的は、宇宙空間での極限状態で人間がどの程度、どのくらい長く生き残れるか、そして宇宙から帰還した後、地球の環境にどれだけ早く再適応できるかを発見することです。宇宙医学はまた、人間が十分に適応していない環境での生活によって引き起こされる苦痛を和らげるための 予防策や緩和策の開発も目指しています。

離陸と再突入の際、宇宙飛行士は通常の重力の数倍の重力を経験する可能性がある。訓練を受けていない人は通常約 3G に耐えられるが、4 ～ 6G では意識を失う可能性がある。垂直方向のG 力は、血液が脳と目から流れ出るため、脊椎に垂直な力よりも耐えるのが難しい。まず、一時的に視力を失い、その後、より高い G 力で意識を失う。G 力の訓練と、頭部に血液を多く留めるために体を締め付けるG スーツによって、影響を軽減できる。ほとんどの宇宙船は、G 力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、適切な防護がなければ致命的である。真空の宇宙における最大の脅威は酸素と圧力の不足であるが、温度と放射線もリスクをもたらす。宇宙暴露の影響により、浮腫症、低酸素症、低炭酸症、減圧症が生じる可能性がある。これらに加えて、周囲に存在する高エネルギー光子や亜原子粒子による細胞の突然変異や破壊もある。 ^{[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ある。 ^[21]現在の船外活動ユニット（EMU）の設計は、この問題やその他の問題を考慮しており、時間とともに進化してきた。^{[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では移動性が低下し、収縮した風船に比べて膨らんだ風船を変形させるのが難しいことに似ている）と減圧リスクを最小限に抑えることという相反する利益であった。研究者ら^[24]は、現在の全EMU圧力29.6kPa（4.3psi）ではなく、別のヘッドユニットを通常の71kPa（10.3psi）のキャビン圧力に加圧することを検討した。^{[23] [25]}このような設計では、胴体の加圧は機械的に達成でき、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。体に十分な酸素が供給されなければ、宇宙飛行士は意識を失い、低酸素症で死亡するリスクがあります。宇宙の真空では、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、酸素を失った血液が脳に到達し、意識を失います。^[26]真空に30秒までさらされても、永久的な身体的損傷を引き起こす可能性は低いです。^[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のに対し、全身へのより長い曝露は致命的であり、蘇生が成功したことはありません。^{[28] [29]}人間の事故に関す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。呼吸が妨げられていない場合、手足ははるかに長い時間さらされる可能性があります。^[30]

1966 年 12 月、NASAの航空宇宙技術者で被験者のジム・ルブランは、加圧された宇宙服の試作品が真空状態でどの程度の性能を発揮するかをテストする作業に参加していました。宇宙の影響をシミュレートするため、NASA はすべての空気をポンプで送り出すことができる巨大な真空室を建設しました。 ^[31]テスト中のある時点で、ルブランの加圧ホースが宇宙服から外れてしまいました。^[32]これにより、宇宙服の圧力が 3.8 psi (26.2 kPa) から 0.1 psi (0.7 kPa) に 10 秒未満で低下しましたが、ルブランは約 14 秒間意識を保っていましたが、その後低酸素症で意識を失いました。体外の圧力がはるかに低いため、血液の急速な脱酸素化が起こります。「よろめきながら後ろに倒れ、意識を失う直前に舌の上の唾液が泡立ち始めたのを感じました。それが最後に覚えていることです」とルブランは回想しています。^[33]同僚が25秒以内にチャンバーに入り、ルブランに酸素を投与した。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、永久的な損傷はなかった。^[34]

真空によるもう一つの影響は、周囲の圧力の低下により体液中に泡が形成されることで起こるエブリズムと呼ばれる症状である。蒸気により体が通常の2倍に膨張し、循環が遅くなることがあるが、組織は弾力性と多孔質性を備えているため破裂を防ぐことができる。^[35] 技術的には、エブリズムは高度約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る。^[20]他の動物を使った実験では、人間にも当てはまる可能性のある一連の症状が明らかになっている。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ある。組織内の酸素喪失、それに続く循環不全、弛緩性麻痺などの重篤な症状は、約30秒で発生する。^[20]この過程で肺も潰れますが、水蒸気を放出し続けるため、呼吸器官が冷却され、氷が形成されます。^[20]大まかに見積もると、人間が再圧縮されるまでの時間は約90秒で、その後は死が避けられない可能性があります。^{[35] [37]}エブルリズムによる腫れは、高度19km以上でのエブルリズムを防ぐために必要なフライトスーツに閉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、宇宙飛行士は乗組員高度保護スーツ（CAPS）と呼ばれる体にフィットする伸縮性のある衣類を着用し、2kPa（15mmHg）という低圧でもエブルリズムを防いでいました。^[38]

宇宙空間での真空にさらされて死亡したと知られている唯一の人間は、ソユーズ11号の乗組員3人、ウラジスラフ・ボルコフ、ゲオルギー・ドブロボルスキー、ヴィクトル・パツァエフである。1971年6月30日、軌道からの再突入の準備中に、宇宙船の降下モジュールの圧力均等化バルブが高度168キロメートル（551,000フィート）で予期せず開き、急激な減圧を引き起こし、その後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、特に服を着ている人の場合はゆっくりとしたプロセスであるため、すぐに凍ってしまう危険はありません。^[41]真空中で皮膚の水分が急速に蒸発して冷却されると、特に口の中に霜がつくことがありますが、これは重大な危険ではありません。

フィルターを通さない直射日光の強い放射線にさらされると、局所的な加熱につながりますが、その熱は体の伝導率と血液循環によって十分に分散されると考えられます。ただし、その他の太陽放射線、特に紫外線は、重度の日焼け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ければ、宇宙飛行士は高レベルの放射線にさらされる。高レベルの放射線は、免疫システムの維持に大きく関与する細胞であるリンパ球にダメージを与え、このダメージが宇宙飛行士の免疫力低下の一因となる。放射線は最近、宇宙飛行士の白内障発症率の上昇とも関連づけられている。低地球軌道の保護外では、銀河宇宙線が人間の宇宙飛行にさらなる課題をもたらしている。^[45]宇宙線による健康被害は、 10年以上の被曝でがんになる可能性を大幅に高める。^[46] NASAが支援する研究では、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早める可能性があると報告されている。^{[47] [48] [49] [50]}太陽フレア現象は（まれではあるが）数分で致死量の放射線を与える可能性がある。防護シールドと防護薬によって、最終的にはリスクを許容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）に住む乗組員は、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る。これは、磁気圏が太陽風を地球とISSの周囲に逸らすためである。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であるため、乗組員にとって依然として危険である。第10次長期滞在の乗組員は、予防措置として、この目的のために設計された、より厳重にシールドされたステーションの一部に2005年に避難した。^{[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ある。テネシー大学のローレンス・タウンゼントらは、これまでに記録された中で最も強力な太陽フレアを研究した。宇宙飛行士がこれほどの規模のフレアから受ける放射線量は、急性放射線症を引き起こし、場合によっては死に至ることもある。^[54]

長期間の宇宙飛行により、病気に対する身体の防御能力が低下す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、血液や免疫系を作り出す骨髄幹細胞に短期的にも長期的にも損傷を与える可能性がある。特に、放射線はリンパ球に「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、損傷により免疫系が弱まり、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体内にすで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）は適切に増殖する能力が低下し、増殖したT細胞も感染症と闘う能力が低下する。免疫不全は時間の経過とともに、特に宇宙飛行システムの限られたエリアで乗組員の間で感染が急速に広がることにつながる。

2013年5月31日、NASAの科学者は、^{2011年から2012年にかけて}地球から火星へ移動中に火星科学実験室のRADによって検出された高エネルギー粒子放射線の量に基づいて、火星への有人ミッション[56]には大きな放射線リスクが伴う可能性があると報告した。^{[42] [43] [44]}

2017年9月、NASAは、月の中旬に発生した大規模で予期せぬ太陽嵐の影響で、火星表面の放射線レベルが一時的に2倍になり、これまでに観測されたものより25倍明るいオーロラが観測されたと報告した。^[57]

長期間居住可能な宇宙ステーションの出現により、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実証されました。人間は地球表面の物理的条件によく適応しているため、無重力状態に反応してさまざまな生理学的システムが変化し始め、場合によっては萎縮します。これらの変化は通常は一時的ですが、人間の健康に長期的な影響を与えるものもあります。

微小重力への短期曝露は、前庭系の障害によって引き起こされる宇宙適応症候群、つまり自然に治る吐き気を引き起こします。長期曝露はさまざまな健康問題を引き起こしますが、最も重要なものの 1 つは骨と筋肉量の減少です。時間が経つにつれて、これらの脱コンディショニング効果により、宇宙飛行士のパフォーマンスが低下し、怪我のリスクが高まり、有酸素能力が低下し、心血管系の働きが遅くなる可能性があります。^[58]人体は主に体液で構成されているため、重力により体液が下半身に押しやられる傾向があり、体にはこの状況のバランスをと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ても、これらのシステムは機能し続け、体液が全体的に上半身に再分配されます。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]}宇宙飛行士の発話運動制御の変化の観察に寄与している可能性があります。^[60]体液の再分配自体がバランス障害、視覚の歪み、味覚や嗅覚の喪失を引き起こします。

2006年のスペースシャトルの実験では、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チフス菌が、宇宙で培養されると毒性が強くなることが判明しました。^[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「地球上では観察されない」方法で、また「増殖と毒性の増加につながる可能性がある」方法で宇宙環境に適応しているようだと報告しました。 ^[62] 2017年には、細菌は抗生物質に対する耐性が強く、宇宙のほぼ無重力状態で繁栄することがわかりました。^[63]微生物は宇宙空間の真空でも生き残ることが観察されています。^{[64] [65]}

無重力状態の最初の数時間に人間が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、一般的には宇宙酔いとも呼ばれています。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ときに発生します。^[66] SASの症状には、吐き気と嘔吐、めまい、頭痛、無気力、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。

長期にわたる無重力状態の主な影響は、骨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の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。それらの筋肉は衰え始め、最終的には小さくなります。その結果、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]筋肉の主な}筋繊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持久力繊維は、重労働には不十分な速筋収縮繊維に置き換えられます。運動、ホルモン補充、薬物療法に関する研究の進歩は、筋肉と体重の維持に役立つ可能性があります。

骨代謝も変化する。通常、骨は機械的ストレスの方向に堆積する。しかし、微小重力環境では機械的ストレスはほとんどない。このため、特に下部椎骨、股関節、大腿骨では、骨組織が月に約 1.5% 失われる。 ^[68]微小重力と骨への負荷の減少により、健康な成人の場合、皮質骨の損失は 10 年あたり 3% から、体が微小重力にさらされる月ごとに約 1% にまで急速に増加する。^[69]骨密度の急激な変化は劇的で、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を通じて絶えず脱落と再生が行われている。^[70]これらのシステムは連動しているため、骨が破壊されるたびに、新しく形成された層がその場所を占める。健康な成人では、どちらか一方が他方なしに起こることはない。しかし宇宙では、微小重力のために破骨細胞の活動が増加する。破骨細胞は骨を分解してミネラルに変え、それが体内に再吸収されるため、これは問題である。^[要出典]骨芽細胞は破骨細胞と連続的に活動するわけではないため、骨は回復することなく絶えず減少する。^[71]この破骨細胞の活動の増加は、特に骨盤領域で見られる。これは、重力が存在する場合に最大の負荷がかかる領域であるためである。ある研究では、健康なマウスでは、微小重力にわずか16日間さらされただけで、破骨細胞の出現が197％増加し、新しい骨の形成を助けることが知られている骨芽細胞と成長因子のダウンレギュレーションが伴うことが実証された。失われた骨からの血中カルシウム濃度の上昇は、軟組織の危険な石灰化と潜在的な腎臓結石形成につながる。 ^[68]骨が完全に回復するかどうかはまだ不明である。骨粗しょう症の人と異なり、宇宙飛行士は最終的に骨密度を取り戻します。^[要出典] 3～4 か月の宇宙旅行の後、失われた骨密度を取り戻すには約 2～3 年かかります。^[要出典]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、薬物療法の研究は、新しい骨の成長プロセスを助ける可能性があるかもしれません。

これらの有害な生理学的影響の一部を防ぐために、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（先進的抵抗運動装置）^[72]とエアロバイクが装備されており、各宇宙飛行士は1日少なくとも2時間これらの装置で運動している。^{[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]}長時間の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減らすために、ウエストバンドと袖口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、宇宙飛行士が長期間の微小重力環境にいることで経験する骨と筋肉の萎縮に最もよく対抗する方法を理解するために、高度な計算ツールを使用しています。^[77]ヒューマンリサーチプログラムの人間の健康対策要素は、運動対策レジームに関する的を絞った質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公認しました。^{[78] [79] NASAは、現在}国際宇宙ステーション に搭載されている高度な抵抗運動装置（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。この研究の目的は、逆ダイナミクスを使用してAREDの使用から生じる関節トルクと筋力を推定し、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、骨のリモデリングと筋肉の適応に関するより基本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、このような対策の最終効果をより完全にモデル化し、提案された運動プログラムが宇宙飛行士の筋骨格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ます。

宇宙では、宇宙飛行士は体液量を失い、血液量の最大22%が失われます。^[81]宇宙飛行士が地球に帰還すると、血液量が少ないために起立性不耐症や立ち上がったときのめまいが起こることがあります。^[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、足の圧力が高まります。重力がなくなると、体全体の静水圧がなくなり、結果として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わるのと似ています。血液量の再分配の持続的な変化は、顔面浮腫やその他の望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発生します。^[83]宇宙飛行後の起立性耐性は、着陸前に宇宙飛行士が講じた体液補給対策によって大幅に改善されました。^[84]

2013年にNASAは、6か月以上宇宙飛行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]注目された変化には、眼球の平坦化と網膜の変化が含まれていました。^[85]宇宙旅行者の視力は、宇宙に長時間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が男女宇宙飛行士300人を対象に行った調査では、短距離飛行の宇宙飛行士の約23％、長距離飛行の宇宙飛行士の49％が、ミッション中に近距離視力と遠距離視力の両方に問題を経験したと答えた。また、視力の問題がその後何年も続いた人もいた。

—  NASA ^[85]

無重力状態では塵が沈降しないため、死んだ皮膚や金属の破片が目に入り、炎症を引き起こし、感染のリスクが高まります。^[88]

長時間の宇宙飛行は宇宙飛行士の目の動き（特に前庭眼反射）を変えることもできる。^[89]

無重力状態では上半身の体液量が増えるため、宇宙飛行士は病的に頭蓋内圧が上昇するのではないかと仮説が立てられてきた。^[90]これにより眼球の裏側にかかる圧力が高まり、眼球の形状に影響を与え、視神経がわずかに圧迫される。^{[1] [91] [92] [93] [94] [95]}このことは、少なくとも1か月の宇宙滞在後に地球に帰還した宇宙飛行士のMRIスキャンを使用した研究で2012年に確認された。 ^[96]しかし、微小重力下で頭蓋内圧が病的に上昇するという直接的な証拠はまだ得られていない。放物線飛行中の頭蓋内圧の侵襲的測定では、圧力は実際には仰向けレベルに比べて低下し、着席レベルよりもわずかに高かったことが示されており、圧力は正常な生理学的変動内であることを意味している。^[97]頭蓋内圧が上昇しなくても、頭蓋内と眼球内の空間の静水圧勾配が除去されることによって、眼球の後部を平らにする力が依然として生じます。^[98]

このような視力の問題は、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おける大きな懸念事項となる可能性がある。^{[56] [91] [92] [93] [94] [99]}頭蓋内圧の上昇が原因である場合、人工重力は、宇宙における多くの人間の健康リスクと同様に、1つの解決策となる可能性がある。しかし、こ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、洗練された人工重力であっても、相対的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1つとして、宇宙飛行士の中には宇宙にいるときに味覚が変わったと報告する者がいる。 ^[101]宇宙飛行士の中には、食べ物が味気ないと感じる者もいれば、好物の味がしなくなったと感じる者もいる（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嫌いになり、地球に戻ってからはコーヒーを飲むのをやめた）。また、普段は食べないような食べ物を好んで食べる宇宙飛行士もいるが、全く変化が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喪失に対抗するため、味の濃い食べ物を選ぶことが多い。

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1インチ伸びる。^[59] 2か月後、足の裏のタコは使われないために脱皮して剥がれ落ち、柔らかい新しい皮膚が残る。対照的に、足の甲は、安定させるために足を引っ掛けている手すりに擦れて、生傷になり、痛いほど敏感になる。^[103]泣いている間、涙はボールのようにくっついてしまうため、流すことができない。^{[104]微小重力下では、匂いがすぐに環境に浸透し、NASAはテストで、}クリームシェリーの匂いが嘔吐反射を誘発することを発見した。^[102]背中や腹部の痛みなど、その他のさまざまな身体的不快感は、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るため、重力への再適応のためによく見られる。^[105]これらは、長期間にわたって宇宙で生活する宇宙飛行士が報告した無力化症候群の一部である可能性があるが、宇宙飛行士は逸話的であると考えている。 ^[106]疲労、無気力、心身の不安もこの症候群の一部である。データは決定的ではないが、この症候群は宇宙飛行士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しているように思われる。^[107]

宇宙での生活の心理的影響は明確に分析されていないが、北極の研究基地や潜水艦など、地球上に類似するものは存在する。乗組員にかかる多大なストレスと、身体が他の環境の変化に適応することとが相まって、不安、不眠症、うつ病を引き起こす可能性がある。^[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は数多くある。 ^[109]ソ連邦英雄を二度受賞した宇宙飛行士ヴァレリー・リューミンは、サリュート6号ミッションに関する自伝的著書の中で、 O・ヘンリー著『処女膜ハンドブック』から次の一節を引用している。「殺人という芸術を扇動したければ、18フィート×20フィートのキャビンに2人の男を1か月間閉じ込めておけばよい。人間の本性はそれに耐えられない。」^[110]

NASAの宇宙旅行による精神的ストレスへの関心は、有人ミッションが始まった当初から研究されていたが、ロシアの宇宙ステーション「ミール」の宇宙飛行士に加わった際に再燃した。初期のアメリカのミッションにおけるストレスの一般的な原因は、公衆の監視下で高いパフォーマンスを維持することと、仲間や家族から孤立することだった。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・タニの母親が自動車事故で亡くなったときや、マイケル・フィンケが2人目の子供の出産に立ち会えなかったときなどがそうだ。^[107]

宇宙での睡眠の量と質は、操縦室の明暗サイクルが非常に変わりやすく、宇宙船内の日中の照明が乏しいため、劣悪です。就寝前に窓の外を見る習慣さえも、脳に誤ったメッセージを送り、睡眠パターンが悪くなる可能性があります。このような概日リズムの乱れは、乗組員の神経行動学的反応に深刻な影響を及ぼし、すでに経験している精神的ストレスを悪化させます。ISS では、宇宙船の離着陸のスケジュールなど、ミッションの要求により、定期的に睡眠が妨げられます。大気は熱サイフォンができないため、ステーション内の騒音レベルは必然的に高くなります。自由落下 (無重力) 環境でよどむ大気を処理できるように、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 % は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 時間睡眠時間が短くなりました。 NASAは、睡眠の質が向上すると疲労が軽減され、日中の生産性が向上することから、より良い夜の睡眠の鍵となる可能性がある2つの分野を研究しています。この現象に対抗するためのさまざまな方法が常に議論されています。^[111]

最も長い宇宙飛行に関する研究では、最初の3週間は環境の急激な変化に適応しなければならないため、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ています。^[112]スカイラブの3人の乗組員はそれぞれ1、2、3か月宇宙に滞在しましたが、サリュート6号、サリュート7号、ISSの長期滞在乗組員は約5〜6か月滞在し、ミール遠征はしばしばそれより長く続きました。 ISSの作業環境には、非常に異なる文化を持ち、異なる言語を話す人々と一緒に窮屈な環境で生活し、働くことによ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では乗組員は1つの言語を話しましたが、第2世代と第3世代のステーションでは多くの文化を持ち、多くの言語を話す乗組員がいます。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ず、同じように孤立感に悩まされない可能性があるという点でユニークです。

人類の経験の総計は、宇宙で 58太陽年を蓄積し、人体がどのように適応するかについての理解を深めることにつながっています。将来、宇宙の産業化と内惑星および外惑星の探査により、人類はますます長い期間を宇宙で過ごすことが必要になります。現在のデータの大部分は短期間のミッションから得られたものであり、そのため宇宙での生活による長期的な生理学的影響の一部はまだわかっていません。現在の技術では、火星への往復旅行^[56] は、移動だけで少なくとも 18 か月かかると推定されています。宇宙でのそのような期間に人体がどのように反応するかを知ることは、そのような旅の準備に不可欠な部分です。機内の医療施設は、あらゆる種類の外傷や緊急事態に対処できるだけでなく、乗組員を長期間健康に保つために、多種多様な診断および医療機器を備えている必要があります。これは、宇宙船内で外傷だけでなく宇宙での人体の適応反応に対処するために利用できる唯一の施設だからです。

現時点では、宇宙の環境を体験したのは、厳格にテストされた人間だけです。いつか地球外植民地化が始まれば、さまざまなタイプの人々がこれらの危険にさらされることになり、幼児への影響はまったくわかっていません。1998 年 10 月 29 日、マーキュリー 7 号の最初の搭乗員の 1 人であるジョン グレン氏が 77 歳で宇宙に帰還しました。9 日間続いた彼の宇宙飛行は、宇宙飛行が高齢者に与える影響について NASA に重要な情報をもたらしました。これまで調査されていなかった栄養要件や物理的環境などの要素が重要になります。全体として、宇宙での生活の多様な影響に関するデータはほとんどなく、これが長期の宇宙居住中のリスクを軽減する試みを困難にしています。現在、ISS などのテストベッドが、これらのリスクの一部を研究するために利用されています。

宇宙環境はまだほとんどが未知であり、未知の危険が存在する可能性も高い。一方で、人工重力やより複雑な生体再生生命維持システムなどの将来の技術により、将来的にはリスクの一部を軽減できるようになるかもしれない。

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• 宇宙探査ミッションにおける食料システム – 宇宙飛行士が宇宙で食べる食料リダイレクト先の簡単な説明を表示するページ
• 電離放射線#宇宙飛行 – 有害な高周波放射線
• 椎間板損傷と宇宙飛行
• 宇宙での移動 – 宇宙空間における宇宙飛行士の体の動き
• 火星アナログ居住地 – 火星の環境をシミュレートする研究リダイレクト先の簡単な説明を表示するページ
• 宇宙飛行中の医療
• 概観効果 – 宇宙から地球を見た後の認知の変化
• 宇宙での筋肉量、筋力、パフォーマンスの低下
• 宇宙での腎結石形成 – 宇宙飛行中の腎結石の形成と排出は、乗組員の健康と安全に重大なリスクをもたらす可能性があり、ミッションの結果に影響を与える可能性があります。フォールバックとしてウィキデータの説明を表示するページ
• 環境制御システム – 機内の与圧、気候、空気供給などを維持する航空機システム
• 宇宙植民地化 – 地球外での恒久的な人類居住の概念
• 宇宙飛行による放射線発がん – 宇宙飛行中の電離放射線への曝露ががんを引き起こすリダイレクト先の簡単な説明を表示するページ
• 宇宙飛行ミッションにおけるチーム構成と結束
• 頭蓋内圧による視覚障害

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