人工重力

第1章重力概述
1.1為什么要采用人工重力
1.2火星任務(wù)構(gòu)想
1.3失重的危害
1.3.1骨丟失
1.3.2肌肉萎縮
1.3.3心血管功能失調(diào)
1.3.4感覺(jué)－運(yùn)動(dòng)功能失調(diào)
1.3.5調(diào)節(jié)生理學(xué)
1.3.6人的因素
1.4火星表面活動(dòng)
1.5現(xiàn)在的對(duì)抗措施
1.5.1在軌對(duì)抗措施
1.5.2對(duì)抗措施的研究
1.6人工重力是一種綜合對(duì)抗措施
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第2章人工重力物理學(xué)
2.1什么是人工重力
2.1.1定義
2.1.2如何產(chǎn)生人工重力
2.2旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的人工重力
2.2.1重力大小
2.2.2重力梯度
2.2.3科里奧利力
2.3人的因素考慮
2.3.1重力大小
2.3.2轉(zhuǎn)速
2.3.3重力梯度
2.3.4舒適域
2.4設(shè)計(jì)方法
2.4.1連續(xù)人工重力：旋轉(zhuǎn)航天器
2.4.2間歇人工重力：內(nèi)部離心機(jī)
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第3章人工重力歷史
3.1概念
3.1.1人工重力和航天旅行的歷史
3.1.2科幻小說(shuō)
3.1.3科學(xué)研究
3.2人工重力的試驗(yàn)
3.2.1動(dòng)物飛行試驗(yàn)
3.2.2人類太空經(jīng)驗(yàn)
3.3地面離心機(jī)試驗(yàn)
3.3.1長(zhǎng)臂離心機(jī)
3.3.2短臂離心機(jī)
3.3.3人力離心機(jī)
3.4小結(jié)
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第4章人工重力的生理學(xué)對(duì)象：感覺(jué)-運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)
4.1感覺(jué)-運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能
4.2空間定向
4.2.1視覺(jué)定向
4.2.2感覺(jué)重新調(diào)整
4.2.3“垂直”的感知
4.2.4駕駛期間的空間失定向
4.3運(yùn)動(dòng)病
4.3.1感覺(jué)沖突模型
4.3.2離心機(jī)誘發(fā)的運(yùn)動(dòng)病
4.3.3科氏加速度刺激引發(fā)的運(yùn)動(dòng)病
4.4眼動(dòng)
4.4.1離心過(guò)程中的眼動(dòng)
4.4.2眼球反轉(zhuǎn)
4.4.3速度存儲(chǔ)
4.5頭部及手臂運(yùn)動(dòng)，以及物體操作
4.5.1微重力環(huán)境
4.5.2旋轉(zhuǎn)環(huán)境
4.6姿態(tài)和步態(tài)
4.6.1重力作用
4.6.2人工重力影響
4.7結(jié)論
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第5章人工重力的生理學(xué)對(duì)象：心血管系統(tǒng)
5.1心血管生理學(xué)
5.2太空飛行的影響
5.2.1飛行期間
5.2.2飛行后
5.3超重的影響
5.3.1超重對(duì)肺的急性影響
5.3.2超重對(duì)體循環(huán)的急性影響
5.3.3超重對(duì)鍛煉肌肉氧獲取的急性影響
5.4長(zhǎng)臂和短臂離心機(jī)
5.5短臂離心作為一種對(duì)抗措施
5.5.1臥床研究
5.5.2干性浸水
5.6航天和臥床中其他類似重力的對(duì)抗措施
5.6.1下體負(fù)壓
5.6.2臥床期間站立和散步的效應(yīng)
5.7雙人自行車系統(tǒng)
5.8結(jié)論
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第6章人工重力的生理學(xué)對(duì)象：神經(jīng)肌肉系統(tǒng)
6.1廢用對(duì)肌肉單纖維的影響
6.1.1結(jié)構(gòu)
6.1.2肌球蛋白重鏈
6.1.3收縮特性
6.2脫鍛煉和廢用對(duì)整個(gè)肌肉的影響
6.2.1結(jié)構(gòu)
6.2.2肌肉構(gòu)造
6.2.3力量和能量
6.2.4肌肉能量代謝
6.2.5肌肉的易疲勞性
6.2.6肌腱機(jī)械特性
6.2.7肌肉損傷
6.2.8神經(jīng)驅(qū)動(dòng)和肌肉運(yùn)動(dòng)能力
6.3防護(hù)效應(yīng)
6.3.1有氧鍛煉
6.3.2阻力鍛煉
6.3.3企鵝服
6.3.4下體負(fù)壓
6.3.5電刺激
6.3.6人工重力
6.4結(jié)論
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第7章人工重力的生理學(xué)目標(biāo)：骨的適應(yīng)過(guò)程
7.1引言
7.2骨生物學(xué)基礎(chǔ)
7.2.1作為器官的骨
7.2.2作為組織的骨
7.2.3作為材料的骨
7.3骨的機(jī)械功能
7.3.1應(yīng)變和應(yīng)力
7.3.2老化
7.3.3幾何和結(jié)構(gòu)特性
7.4骨的適應(yīng)過(guò)程
7.4.1骨建造
7.4.2骨重建
7.4.3力調(diào)控理論
7.4.4縱向生長(zhǎng)
7.4.5肌肉收縮對(duì)骨的重要作用
7.4.6鍛煉對(duì)骨的影響
7.5體內(nèi)平衡
7.6超重骨研究
7.6.1過(guò)去的研究
7.6.2研究問(wèn)題
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第8章人工重力中前庭、自主神經(jīng)和骨骼系統(tǒng)的交互作用
8.1引言
8.2中樞前庭自主神經(jīng)通路
8.3前庭對(duì)心肺調(diào)節(jié)的影響
8.3.1心血管調(diào)節(jié)
8.3.2呼吸系統(tǒng)
8.4前庭對(duì)骨礦化作用的影響
8.5前庭對(duì)下丘腦調(diào)節(jié)的影響
8.6采用人工重力作為對(duì)抗措施的啟示
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第9章人工重力、生理系統(tǒng)和營(yíng)養(yǎng)代謝之間的相互影響
9.1引言
9.2能量攝入和宏量營(yíng)養(yǎng)素的供給
9.2.1能量攝入
9.2.2蛋白質(zhì)補(bǔ)充
9.2.3胰島素抵抗
9.3維生素與人工重力
9.3.1維生素A
9.3.2維生素K
9.3.3維生素B6
9.4礦物質(zhì)與人工重力
9.4.1鈣和維生素D
9.4.2磷和鎂
9.4.3鈉
9.4.4鉀
9.4.5鐵
9.5人工重力對(duì)胃腸功能的影響
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第10章人工重力和免疫系統(tǒng)功能
10.1太空飛行的效應(yīng)
10.2人工重力研究中免疫方面的設(shè)計(jì)
10.2.1樣本采集
10.2.2心理應(yīng)激測(cè)量
10.2.3生理應(yīng)激
10.2.4免疫系統(tǒng)狀態(tài)
10.3潛伏病毒再激活
10.3.1EB病毒
10.3.2巨細(xì)胞病毒
10.3.3水痘帶狀皰疹病毒
10.3.4在人工重力研究中定量病毒再激活
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第11章人工重力的醫(yī)學(xué)、心理學(xué)和環(huán)境問(wèn)題
11.1引言
11.2航天醫(yī)學(xué)
11.2.1太空飛行的環(huán)境危害因素
11.2.2生活艙內(nèi)部的環(huán)境危害
11.2.3心理危害
11.2.4微重力
11.2.5飛行醫(yī)生的作用
11.3人工重力研究中的醫(yī)學(xué)監(jiān)督
11.3.1暈厥
11.3.2先兆癥狀
11.3.3心率
11.3.4血壓
11.3.5運(yùn)動(dòng)病
11.3.6心律失常
11.4危急情況
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第12章人工重力研究中的安全問(wèn)題
12.1通用安全原則
12.1.1系統(tǒng)安全
12.1.2安全分析技術(shù)
12.1.3通用安全小結(jié)
12.2離心機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要考慮的危險(xiǎn)
12.2.1機(jī)械危險(xiǎn)
12.2.2危險(xiǎn)能源控制（鎖定或標(biāo)識(shí)）
12.3離心機(jī)設(shè)計(jì)中的安全
12.3.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
12.3.2驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
12.3.3控制系統(tǒng)
12.3.4獨(dú)立的剎車系統(tǒng)
12.3.5電氣系統(tǒng)
12.3.6通話與監(jiān)視
12.3.7聯(lián)鎖系統(tǒng)
12.3.8緊急出口
12.4設(shè)備安全因素
12.4.1建筑物的空間布局
12.4.2暖通空調(diào)系統(tǒng)
12.4.3應(yīng)急電氣設(shè)施考慮
12.4.4建筑材料
12.4.5火災(zāi)監(jiān)測(cè)報(bào)警及抑制系統(tǒng)
12.4.6照明
12.5受試者安全
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第13章研究建議
13.1引言
13.2可能的研究工具
13.3動(dòng)物模型
13.3.1靈長(zhǎng)類動(dòng)物
13.3.2大鼠
13.3.3小鼠
13.4關(guān)鍵問(wèn)題
13.4.1生理功能失調(diào)
13.4.2航天員的健康和活動(dòng)
13.4.3其他航天環(huán)境因素
13.4.4飛行艙的設(shè)計(jì)和任務(wù)設(shè)計(jì)
13.5建議
13.5.1人工重力作為多用途防護(hù)措施
13.5.2人工重力裝置
13.5.3重力研究的需求
13.5.4防護(hù)措施的有效性
13.6實(shí)驗(yàn)方法學(xué)
13.6.1非臥床研究
13.6.2臥床實(shí)驗(yàn)
13.6.3在軌飛行研究
13.7結(jié)論
參考文獻(xiàn)