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当我们筹备地球轨道以外的任务时，一项关键挑战依然存在：在微重力环境下保障航天员的健康。若缺乏每日锻炼，他们的肌肉、骨骼和心血管系统会逐渐衰弱，这可能影响任务成败与航天员安全，尤其是在月球或火星等目的地——航天员着陆后需立即自主开展作业。因此，欧洲空间局（ESA）研发了欧洲增强型探索锻炼装置（E4D），这是一套紧凑且多功能的在轨锻炼系统，旨在确保航天员保持强健体魄，以应对返回地球或在其他行星表面工作的身体需求。
E4D整合了四种锻炼模式：抗阻训练、骑行、划船和拉绳，提供丰富多样的训练方案，且具备后续添加新模式的灵活性。欧洲空间局E4D项目首席研究员托比亚斯·韦伯表示：“E4D是航天员健康保障领域的变革者。通过实现更广泛、适应性更强的抗阻训练，它有助于在微重力环境下维持肌肉量和骨骼完整性——这是长期任务中面临的两大主要生理挑战。”欧洲空间局E4D运营团队负责人兼联合研究员詹妮弗·斯特鲁布尔补充道：“E4D的自我监测能力同样重要。借助集成的基于摄像头的动作捕捉系统，航天员可实时追踪训练表现、评估动作执行情况并自我纠正姿势。这减少了对地面监控的依赖，确保即使在严苛的轨道环境中，每次训练仍能安全、精准且有效。”
欧洲空间局航天员索菲·阿德纳表示：“E4D是我非常期待在εpsilon任务中使用的系统。我喜欢通过锻炼维持身心健康，而在微重力环境下保护骨骼和肌肉尤为重要，因此我很兴奋能尝试这项欧洲技术在太空实现的新训练方案。”她目前正地面使用E4D进行任务准备训练。E4D可让航天员完成30余种力量训练及多达100种不同变式，其中许多训练此前从未在微重力环境中开展过。它支持最高270公斤的负载，并能在提拉或下放阶段调整阻力，根据需求增减训练难度。
E4D的骑行功能采用基于功率的阻力机制，确保航天员按设定强度训练，营造逼真的骑行体验。它支持高速高强度骑行，甚至可自定义训练模式，如模拟山地爬坡或环法自行车赛段，进一步丰富了在轨锻炼方案的多样性。划船功能模仿商用划船机，采用飞轮阻力且强度可调；拉绳训练则针对上肢肌肉提供有氧与力量锻炼，这在紧急场景（如从舱内拖拽乘员）中十分必要。除保障身体健康外，E4D还是一个研究平台。
通过对比太空锻炼数据与地面测试结果，科学家可研究微重力对运动表现和恢复的影响，优化并完善针对低地球轨道以外长期任务的应对措施。E4D的一项关键创新是动作捕捉系统，它能确保训练安全并预防损伤。哥伦布舱内安装的四台摄像头可追踪航天员动作、识别解剖学标志并向地球传输实时数据。航天员可在平板上看到自己的虚拟形象以纠正姿势，即插即用的人工智能则能即时识别身体部位并传输数据供分析。
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E4D计划于2026年4月随欧洲空间局航天员索菲·阿德纳的εpsilon任务抵达空间站，随后进行安装并进入技术演示阶段，期间多名乘员将测试多达100种锻炼变式。该阶段收集的数据将为未来开发更先进下一代系统的提案征集提供指导。未来两年内，E4D将被整合到国际空间站的欧洲哥伦布舱中，就尺寸和运营责任而言，它将成为欧洲空间局最大的有效载荷。
E4D由欧洲空间局委托、丹麦航空航天公司（DAC）研发，动作捕捉技术由瑞典Qinematic公司提供，它标志着航天员健康保障与任务准备领域的重大飞跃。E4D不仅是一套锻炼装置，更是健康保障工具、研究平台，以及人类太空探索未来的缩影。通过将紧凑设计与前沿技术相结合，欧洲空间局正确保航天员在我们向太阳系更深处探索时保持强健与安全。
