生命在于運動。這句經典格言用于太空飛行中的航天員身上，顯得格外貼切。

如前所述，航天員在太空飛行中，會出現體液頭向轉移、骨質疏松、肌肉萎縮等變化。為了減少飛行中的身體變化，保持飛行和返回時的身體狀態，在太空中開展鍛煉，是載人航天活動伊始就受到充分關注的重要問題。

在早期的載人航天飛行中，由于座艙容積小，飛行時間短，任務重，航天員只能進行拉力器之類的運動，每天運動半小時。隨著飛行時間不斷延長，載人航天器座艙環境明顯改善，座艙內配置了各種鍛煉設備，航天員在太空鍛煉的時間、次數，都有了很大提高，鍛煉方式也越來越多樣化。

飛行18天的聯盟9號飛船，只要求航天員每天鍛煉2次，每次1小時，主要進行自行車功量計運動。飛行24天的聯盟11號飛船，航天員鍛煉時間延長至每天2.5小時，并增加了跑臺運動。1975年后，蘇聯航天計劃要求航天員每天在太空中進行3次共2.5小時的鍛煉。美國航天員在飛行中的鍛煉時間雖然少于蘇聯，但也是逐漸增加的。天空實驗室3次乘組飛行中，航天員的運動時間從每天0.5小時，增加到后來的每天1小時和1.5小時。

總的看來，隨著載人航天飛行時間的延長，對航天員在太空中鍛煉的要求也越來越高，航天員在太空中使用的鍛煉設施功能日益完備，并且充滿了“太空飛行”的特點。

（1）拉力器

拉力器是早期載人航天飛行經常采用的一種鍛煉方法，主要鍛煉手、軀干和腹部的肌肉，可有效預防一些肌肉群的萎縮和力量減弱，維持部分肌肉群的強度，但對人進行整體調節的效果較小。

天空實驗室的航天員采用KMⅠ和KMⅡ兩種型號的鍛煉器進行體操運動，每天鍛煉數次；KMⅡ是一種有5個彈簧的擴胸器，每拉長0.3米，需要用11千克力。

（2）自行車功量計

自行車功量計是一種類似自行車的裝置。20世紀70年代以來，航天員長期太空飛行都采用這種設施進行鍛煉，是長期飛行中應用最為廣泛的一種鍛煉設施。航天員在自行車功量計上鍛煉的時間和強度與飛行時間有關，一般每天鍛煉1.5～2小時，運動量為每千克體重31～71瓦/分。

利用自行車功量計進行鍛煉，對防止心臟和骨骼肌質量下降及呼吸功能降低有一定的作用，并可增加循環血量，改善組織器官的血液供應。自行車功量計除了作為鍛煉工具外，還可記錄航天員在運動時的多項生理指標，便于對航天員飛行中心血管功能和運動能力的改變進行評價，但對防止礦物質喪失和立位耐力的降低作用不大。

（3）跑臺

無論是國際空間站上，還是蘇聯/俄羅斯的空間站上，都裝備有跑臺設備。太空飛行中，航天員利用彈性束帶固定在跑臺上，并承受一定的壓力。由于有力施加在航天員身上，當航天員在跑臺上靜立、行走、跑跳時，可以鍛煉骨骼肌，并不斷壓迫骨骼，刺激骨組織的重建。

跑臺運動是一種全身性的運動，運動量較大，對心血管、骨骼、肌肉系統都是一種很好的刺激，可減慢抗重力肌萎縮，并可促使神經－肌肉功能的協調，提高運動協調性，減輕返回后行走的困難，所以它是當前長期載人航天最有效的一種鍛煉方法。

美國的天空實驗室中，航天員利用跑臺進行鍛煉時，施加在身體上的壓力相當于1.1g。蘇聯的禮炮號空間站上，跑臺彈性束帶施加在航天員身體上的壓力相當于0.62g。

（4）企鵝服

企鵝服是蘇聯航天員裝備的一種專用的彈性服裝，用于在太空中鍛煉肌肉力量。企鵝服內排列了多層橡皮條，當航天員肌肉松弛時，可牽拉前臂到胸部，牽拉膝到下腭，使人處于一種類似“胎兒”的狀態。在這種狀態下，航天員為了完成飛行中的各種運動和操作，必須不斷克服企鵝服的彈力作用，從而達到鍛煉肌肉的目的。

蘇聯曾有航天員在175天和185天的太空飛行中，除了睡眠外，都穿著企鵝服，每天大約穿著12～16小時，為飛行中的身體防護和肌肉鍛煉發揮了重要作用。

（5）下體負壓裝置和下體負壓褲

在太空飛行的不同階段，對人體下身施加不同時長、不同水平的負壓，可以達到不同的鍛煉效果。飛行初期進行下體負壓鍛煉，可以防止體液重新分布，減輕頭部充血；飛行中期進行下體負壓鍛煉，可以評價心血管功能狀態；飛行末期進行下體負壓鍛煉，可以減輕返回地面后的立位耐力下降，并可預測返回后立位耐力下降的程度，為航天員的醫監醫保提供信息。

美俄航天員在長期太空飛行中，都使用了下體負壓鍛煉方法。蘇聯航天員在175天和185天的太空飛行中，從返回地面前3個星期就開始下體負壓鍛煉，每天鍛煉20分鐘，施加的負壓值由小到大逐漸增加，到返回地球前兩天，增加到每天50分鐘，同時飲用300毫升鹽水。

下體負壓鍛煉可利用下體負壓裝置或下體負壓褲進行。下體負壓裝置又叫下體負壓筒，是一種圓形筒狀結構，通過抽氣泵抽氣，可以使筒內保持不同的負壓。鍛煉時人的下身在筒內，腰部用密閉圈密封，使圓筒不漏氣。下體負壓褲是一種帶有微型泵的裝置，褲子像手風琴一樣，由不透氣的紡織品制成，中間有環形的支持物，以防抽氣時內陷。航天員在飛行中穿著下體負壓褲時，會產生類似地面站立的感覺，并可自由活動和工作。與下體負壓筒相比較，下體負壓褲使用起來更加方便。

（6）其他鍛煉設施

在載人航天飛行中，工程專家還為航天員設計了其他一些鍛煉和防護設施，包括抗荷服、大腿套帶、神經肌肉電刺激儀等，以達到綜合鍛煉和防護的目的。例如，采用神經肌肉電刺激儀，可以補償太空飛行中肌肉活動的不足，減輕失重引起的骨質疏松和肌肉萎縮。運動后進行神經肌肉電刺激，可起到按摩的作用，有利于增強血液循環，減輕疲勞。在飛行中，如果神經肌肉電刺激與下體負壓鍛煉結合使用，可以提高下體負壓鍛煉的效果和安全性。

美國航空航天局還研制出了一種振動及蹲舉式舉重臺，舉重臺一方面可以產生振動，另一方面可以進行在軌蹲舉式舉重運動。這些運動對航天員下肢骨骼和肌肉會起到有效的防護作用。