机器裤是未来的宇航服吗？

(SeaPRwire) –   太空飞行的最酷部分无疑是失重——但它也是问题最多的地方。在零重力下，肌肉萎缩、心率变化、血压升高，骨骼会 每月流失。有些宇航员在太空停留一年或更长时间，这可能造成巨大的损伤。运动会有帮助；国际空间站（ISS）上的宇航员每天必须在跑步机和固定自行车上锻炼两小时。但这仍然不足以逆转问题。而且，不仅是零重力会带来危险。在月球或火星的减重力环境下长期停留也可能产生类似的负面影响。

“当我从太空返回地球时，我必须被人抬出太空舱，接下来的几天我像个90岁的老人一样行动，”退役宇航员凯特·鲁宾斯（Kate Rubins）说，她曾在国际空间站执行过两次任务，总共在太空停留了300天。“我的许多生理系统都像是比我实际年龄大20或30岁的人。”

现在可能有了解决方案：机器人裤。正如《Advanced Science》杂志报道的那样，由英国布里斯托大学软机器人实验室的研究员埃马努埃莱·普尔维伦蒂（Emanuele Pulvirenti）领导的一个研究团队，开发出了一种可以在宇航服内穿着的服装，以提供在重力环境中感受到的部分阻力，使身体机能保持像在地球上一样。

这种从腰部到膝盖的裤子由两部分组成：外层尼龙和内层密封塑料。在双膝的前后各有一对所谓的BAMs，由塑料管和固定环制成，可以通过充气来对下方真实的肌肉施加压力。BAMs过去曾用于支撑穿着者的肌肉，帮助士兵携带重物或帮助残疾人恢复失去的行动能力。然而，在当前的研究中，普尔维伦蒂和他的同事将这些装置放置在会使穿着者移动稍微困难的位置，从而产生持续的低强度运动，这将带来部分重力带来的健康益处。

为了测试该系统，普尔维伦蒂和他的团队前往米兰大学，那里是欧洲空间局建造和运营的L.O.O.P.（Locomotion and Operative Operations Platform）实验室所在地。L.O.O.P.配备了一个安全带系统，可以轻轻地向上拉动受试者，重现月球六分之一的减重力或火星38%的重力。团队招募了六名受试者——四男两女——中位年龄略低于31岁，并让他们在L.O.O.P.和机器人裤的辅助下进行测试。传感器放置在他们腿部的七块肌肉上，口罩戴在他们嘴上，收集呼出气体并测量呼吸气体、肺通气量、耗氧量和二氧化碳产生量。

受试者随后登上跑步机，在六种条件下各步行四分钟：不穿机器人裤；穿着机器人裤但BAMs未充气；以及BAMs充气。他们首先在地球一倍重力场下，不戴安全带进行所有三项练习，然后戴上安全带以模拟月球六分之一的重力。研究人员寻找的是七块腿部肌肉活动的增加以及代谢活动的增强，这表明身体正在进行运动。结果令人瞩目。

当受试者在地球重力下，穿着BAMs未充气的机器人裤步行时，他们的代谢活动增加了18.2%，这表明仅仅是BAMs的存在就足以影响步态和运动，使穿着者更努力。当BAMs充气时，代谢率跃升20.1%。在模拟月球重力下，BAMs未充气时代谢率上升20.1%，充气时上升29.3%。与此同时，腿部肌肉激活度增加了13.9%到87%，具体取决于测量的肌肉。

“我非常希望继续开发这项技术，使其最终能在国际空间站进行测试，”普尔维伦蒂在随研究发布的一份声明中说。

在地球之外有效的方法在地球上也能奏效，帮助受伤或残疾人士恢复力量和行动能力。“这种外骨骼套装是辅助性的，这意味着它能人工增强下肢肌肉，但我们也单独开发了一种阻力型外骨骼套装，它能对身体施加负荷以帮助维持肌肉质量，”普尔维伦蒂说。“我们的下一个目标是创造一种可在辅助和阻力之间切换的混合套装……这对于需要行动支持并进行物理康复的人来说将大有裨益。”我们到达月球还需要数年，到达火星还需要数十年，但这种外骨骼套装已经准备好在地球上发挥作用。