從踏上太空徵程的那一天起，科學家就將重力擺在突出位置。現在，重力仍舊是他們的首要議程，但側重於研究微重力或零重力環境如何影響太空人的健康，尤其是大腦。畢竟，人類是在地球的重力環境下逐漸進化，而不是零重力的太空或者微重力的火星。人類的大腦如何應對微重力環境？
加拿大太空人克裡斯·哈德菲爾德漂浮在國際空間站的「團結」號節點艙
美國宇航局承諾將在本世紀30年代將人類送上火星。毋庸置疑，這是一個雄心勃勃的目標。通常情況下，前往火星的旅程要耗費3到6個月。登陸後，火星探險家們最長要在這顆紅色星球逗留2年，等到地火排成一線時才能啟程回家。加上往返路程，太空人要在微重力環境下逗留3年左右，遠遠超過俄羅斯太空人瓦列裡·波利亞科夫創造的438天紀錄。
太空探索初期，科學家想辦法克服引力，讓火箭能夠掙脫地球引力的束縛，將人類送上月球。現在，重力仍舊是太空探索的首要議程，但側重於研究低重力環境如何影響太空人的健康，尤其是大腦。畢竟，人類是在地球的重力環境下逐漸進化，而不是零重力的太空或者微重力的火星。人類的大腦如何應對微重力環境？科學家掌握的相關信息並不多。
1995年，俄羅斯太空人瓦列裡·波利亞科夫透過「和平」號空間站的窗戶，注視著逐漸接近的「發現」號太空梭
在零重力環境下，太空人的臉會發紅髮脹。這種現象被稱之為「查理·布朗效應」或者「大頭-鳥腿綜合症」。由於血液（細胞和血漿）和腦脊液構成的體液流向大腦，太空人的臉腫脹，腿變細。此外，查理·布朗效應還會導致太空暈動病、頭疼和噁心。
根據最近的研究發現，隨著流入大腦的血液增加和頭骨內的大腦向上漂，太空人顱內壓升高同時出現視力模糊。這種症狀被稱之為「視覺損傷及顱內壓綜合症」。宇航局認為這種綜合症將成為火星任務的首要健康風險。不幸的是，治病原因仍是一個未知數。此外，科學家也不知道如何有效應對。
2010年2月17日，美國太空人尼古拉斯·派屈克正在進行艙外活動
南威爾斯大學生理學和生物化學教授達米安·貝利（Damian Bailey）認為，之所以有大量血液進入特定大腦區域是因為血液中的一氧化氮積聚。一氧化氮是一種不可見分子，通常漂浮在血流中。這導致大腦供血動脈鬆弛，大幅張開。由於血流量飆升，血腦障壁（大腦的減震器）可能不堪重負。這允許水緩慢積聚，出現水腫，導致大腦腫脹，顱內壓升高。由於大腦的引流能力受限，症狀會進一步加劇。
你可以把它想像成一條溢出堤岸的河流。其結果是，沒有足夠的氧以足夠快的速度進入大腦區域。這能夠解釋太空人為何出現視力模糊，同時也有助於揭示太空人受到的其它影響，包括認知敏捷性（如何思考、集中注意力、推理和移動）。
上世紀80年代，教師克裡斯塔·麥考利芙、後備機組成員芭芭拉·摩根和有效負荷專家格雷格·賈維斯在KC-135「嘔吐彗星」上接受訓練
為了驗證這個理論，科學家需要進行測試。不過，他們無需讓宇航局啟動一次月球之旅，而是利用綽號「嘔吐彗星」的專用飛機模擬失重狀態，從而擺脫地球引力的束縛。通過爬升而後在空中俯衝，「嘔吐彗星」在一次飛行中可完成30個「拋物線」動作，以模擬失重環境。貝利表示雖然「嘔吐彗星」模擬的失重狀態只有短短30秒，但不得不承認這很容易讓人上癮，而且你的臉真的會腫起來。
共有8名志願者參與這項為期4天的測試，每天飛一次。所有設備都被牢牢固定，用於對志願者進行各種測量。藉助可攜式都卜勒超聲設備，貝利等人測量不同動脈中的血流。這種儀器通過血液循環中的紅細胞反射高頻聲波來工作。此外，貝利等人還測量了前臂靜脈血樣的一氧化氮水平以及其它不可見分子，其中包括自由基和腦特異性蛋白（反映大腦結構損傷）。這些分子能夠告訴我們血腦屏障是否被強行打開。
第45遠徵隊指揮官斯科特·凱利
貝利的初步發現證實了此前的預計。在反覆經歷失重狀態後，一氧化氮水平升高，這與進入大腦的血量增加相一致，尤其是通過大腦後部供血動脈。這會迫使血腦屏障打開。不過，科學家尚未發現證據證明大腦遭受結構性損傷。貝利等人計劃在這些研究的基礎上，利用磁共振等成像技術對大腦中的血液和其它液體變化進行更詳細的評估，以驗證他們的發現。
此外，他們還計劃研究橡膠吸附褲和藥物等應對措施的效果。吸附褲能在下半身產生負壓，幫助血液離開太空人的大腦。藥物旨在抵消一氧化氮增加產生的不利影響。這些發現不僅能改善太空旅行，同時還能提供有價值的信息，揭示體育鍛鍊為何對大腦有益以及如何預防老年痴呆和中風。
博科園-科學科普｜文：達米安·貝利/漫步宇宙/qqtaikong博科園-傳遞宇宙科學之美