昨天,經過約7小時的出艙活動,神舟十二號航天員乘組密切協同,圓滿完成出艙活動期間全部既定任務,航天員劉伯明、湯洪波安全返回天和核心艙,標志著我國空間站階段航天員首次出艙活動取得圓滿成功。
太空行走是指航天員離開載人航天器乘員艙,只身進入太空的出艙活動,自從載人航天以來,宇航員已實現了近百次太空行走。
由于太空是完全的失重和真空環境,所以航天員太空行走要身穿航天服,同時還要考慮到太空微重力等復雜環境對航天員人身安全可能造成的影響。
太空溫度變化很大,太陽照射時溫度可高于100度,無陽光時溫度可低于-200度,同時存在各種傷害人體的輻射。
為保障航天員在出艙活動中能安全、健康和有效地完成任務,出艙活動中最重要的裝備就是艙外航天服,其相當于一個微型航天器。
它將航天員的身體與太空的惡劣環境隔開,并向航天員提供大氣壓力和氧氣等維持生命所需的各種條件。
航天員到艙外活動時,他身穿的航天服系統中的壓力比艙內的壓力要低,僅為大氣壓的27.5%。
正是由于航天服內的氣壓較低,航天員如果猛然出艙,遇到低氣壓后溶解在身體組織中的氮氣游離出來,卻不能通過血液帶到肺部排出而形成氣泡,可能造成氣栓堵塞血管,引發嚴重疾病。
所以航天員出艙前需要吸取純氧將體內氮氣排出,以排除隱患,這一過程則簡稱為吸氧排氮。
在太空行走的航天員由于沒有參照物,無法分清物體的遠近大小,并判斷其速度快慢,如無保險措施,很容易丟失在茫茫太空中而成為人體衛星。所以太空行走需要采取保險措施——用安全帶將航天員與航天器連接起來,防止航天員在太空中走失。
航天員需要極強的心肺耐力
保證其進行太空行走
根據介紹,我國航天員身穿總重量達到130公斤的航天服,雖然太空是失重環境,130公斤重量本身不是大問題,但把這130公斤的大家伙套在身上,還要工作就并非易事了。
這就好比說,我們在水中游泳,也是完全失重的,但你在水中運動還是要耗費很多體力。
為了檢查宇航員的耐力能夠應付太空行走,所以我國三名航天員在出艙前都進行了心肺耐力測試,這是一段宇航員進行心肺檢測的視頻畫面。
我們可以看到宇航員一邊在踩功率自行車,一邊采用心肺功能儀測試宇航員在承受定量負荷時的攝氧量水平。
由此可見,高大上的航天活動其實與運動科學、運動生理學等等關系密切,運動也是保證航天員健康有效工作必不可少的環節。
最大攝氧量
宇航員利用心肺功能儀測試心肺耐力,說到這里就不能不提及一個重要概念——最大攝氧量。
最大攝氧量的定義是人體在進行有大量肌肉群參加的長時間劇烈運動中,當心肺功能和肌肉利用氧的能力達到本人的極限水平時,每分鐘所能攝取的氧量就稱為最大攝氧量(maximal oxygen uptake,VO2max)。
最大攝氧量是評價耐力的經典指標,也是最精準的指標,最大攝氧量越大,則代表有氧耐力越好。
最大攝氧量沒有上限,越大越好,很多運動手表也提供最大攝氧量評估。
高馳手表提供的最大攝氧量評估
男性最大攝氧量一般在35-45 ml/kg/min,女性則一般在30-40 ml/kg/min。
下表是美國運動醫學會最大攝氧量評價標準,跑者可以結合手表提供的最大攝氧量評估結果對照這個表格了解自己的耐力處于什么水平。
優秀的耐力型項目的運動員通常都具有很高的最大攝氧量,馬拉松運動員就是如此,但事實上,最大攝氧量最高的運動員卻并非馬拉松運動員。
最大攝氧量評價標準
目前已知,有明確測試數據的最大攝氧量世界冠軍是一名來自挪威的自行車運動員,在世界頂級耐力選手中,我們看到一個熟悉的名字就是越野天才,有K天王之稱的,世界頂級越野跑、超級馬拉松、越野滑雪、高山滑雪高手基連·霍爾內特(Kilian Jornet),他在2017年完成一項壯舉:
他從海拔5100米的絨布寺附近的珠峰大本營出發,采用阿式攀登耗時26小時登頂珠峰。在登頂12小時后,他順利返回到6500米的前進營地。
最大攝氧量世界紀錄
最大攝氧量受制于遺傳
但后天訓練影響也很大
最大攝氧量受到一定的遺傳影響,這也就意味著遺傳從某種程度上可以決定你的耐力天花板在哪里。
比如你的最大攝氧量潛力是50,那么無論你如何訓練,你的最大攝氧量就只能到50,而50基本上就決定了你的最大配速是多少。
所以說,人的天賦不同,有些跑者經過適度訓練,就能實現破3,而有些跑者即時經過艱苦的努力,也難以破3,道理也許就在這里,你的最大攝氧量天花板決定了你的耐力極限在哪里。
馬拉松世界紀錄保持者基普喬格在測試最大攝氧量
當然,跑者需要將耐力有極限和自己能提高多少區分開來,最大攝氧量受到遺傳影響,并不表明你無法提升。
如果你目前最大攝氧量是35,那么從35提高到50,你還是能取得巨大進步,只不過當你進步到50時,再進一步就很困難了,而有些跑者最大攝氧量天花板可能是60,那么他的潛在進步空間就比你更大。
如何測試最大攝氧量
弄明白了那么重要的指標,如何去測試自己的最大攝氧量呢?
最大攝氧量有兩種評價方法,一種是實驗室測試。
通過在跑步機上跑步或者功率車上騎行,讓你運動至個人極限,用心肺功能儀測試,就能測出你的最大攝氧量。這種方法由需要用采集分析氧氣的科研級設備來測試,所以主要在運動科學實驗室內進行測試。屬于高大上的測試,同時也是一種直接測試最大攝氧量的方法。
第二種測試方法是間接測試最大攝氧量的方法。
在自然環境中即可進行測試,無需高精尖的設備。你只要完成規定距離的走或者跑,測試耗時就可以推算你的最大攝氧量,這種方法雖然也需要竭盡全力,但確不一定讓人運動至力竭。顯然第二種方法更適合大眾。
以下幾種測試方式,跑友們結合各自情況,選擇性地進行測試。耐力比較好,有跑步基礎的跑友可以選擇12分鐘跑,1.5英里跑,初跑者可以選擇強度稍低的1英里走進行測試。
測試方法1
● 1英里(1.6公里)步行測試
受試者在水平地面上以最快速度步行1.6公里,結束后測試運動后即刻心率,并通過公式計算:VO2max=132.853-0.035×體重(公斤)-0.3877 ×年齡+6.315 ×性別-3.2649 ×時間(分鐘)-0.1565 ×心率(次/分)
(男性1,女性0)
測試方法2
● 12分鐘測試
通過12分鐘內跑動的最大距離,公式:
VO2max=0.0268×距離(米)-11.3 或VO2max=平均跑速(米/分)×0.2+3.5
測試方法3
● 1.5英里(2.4km)測試
跑動2.4km需要的最短時間,公式:
VO2max=平均跑速(米/分)×0.2+3.5
以上三種測試方法一般在普通田徑場就可以完成,跑友們不妨一測,并且根據下表評估自己的最大攝氧量。
最大攝氧量與耐力表現的關系
如何用最大攝氧量指導訓練
下表顯示了跑者如何用最大攝氧量指導自己的訓練配速,根據丹尼爾斯訓練法,乳酸閾配速應當為最大攝氧量的83-88%,下限為83%,上限為88%。
我們根據公式推導并給出了下列乳酸閾跑的上限和下限范圍,低于下限就是有氧跑,分為馬拉松配速跑和輕松跑,高于上限就是間歇跑。
用最大攝氧量精準指導跑步訓練
有跑者看了這個表格,可能覺得配速跟最大攝氧量不一致,比如自己最大攝氧量為48,按表格的說法,最大攝氧量配速,也即間歇跑配速應當為431,而自己實際間歇跑可以跑到400;
同樣,此時乳酸閾跑配速介于508-520,而自己508-520時還感覺不錯,不算太累,跑到500左右才進入乳酸閾跑,如果出現這種情況,說明你在的最大攝氧量其實已經不止48,達到53左右,只有采用面罩采集氣體的直接測試法才是測試最大攝氧量的金標準方法,而這樣的測試只有專業的運動實驗室或者某些醫院運動平板測試室才能提供。
人無論身處何種環境
都需要運動健身
在太空這樣特殊的環境中,由于失重使得肌肉收縮明顯減少,骨骼不受力,并導致心肺功能退化、肌肉萎縮、骨質疏松,所以我們看到聶海勝、劉伯明、湯洪波三人在太空也要利用跑步機、功率車、彈力帶進行健身訓練,以保持身體健康和精力充沛地工作。
同樣的道理,生活在地球上的我們,如果久坐不動,同樣會導致機能的全面退化,人的衰老其實在很大程度上并非年齡增長的自然衰老,而是缺乏運動導致的,經常運動,能讓中年的你,擁有比年輕人還要強壯的身體,這是完全有可能的。
總結
良好的心肺耐力是保證我們長時間工作的身體基礎,也有效消除疲勞的身體保證。
這也是我國三名宇航員即使在太空也要進行心肺耐力測試、并且進行跑步、騎行等有氧運動以及彈力帶抗阻訓練的原因所在。
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