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火星之旅危险知多少

2019-10-28 08:16

火星上一个前哨基地的艺术图。图片来源：美国太空网

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宇航员前往火星的旅程并不像游客们前往瑞士那么轻松、惬意且自在，而是一段充满了各种不确定因素和未知风险的冒险之旅。执行火星探索任务的宇航员将不得不长期与深空辐射、微重力、幽闭空间、与世隔绝等压力作斗争。

毕竟，就目前的技术而言，宇航员到达火星至少需要6个月时间，而返回地球也需要同样长的时间。因此，他们必须做好准备，克服生理和心理等方面的挑战。美国国家航空航天局（NASA）也正努力在本世纪30年代将宇航员送上火星之前，降低其可能面临的各种风险。

压力源“协同作战”

据美国太空网近日报道，NASA人类研究项目（HRP）首席科学家珍妮弗⋅福格蒂本月早些时候表示,宇航员搭乘的宇宙飞船“将不得不提供满足宇航员基本生存所需的一切甚至更多，因为我们希望他们能够胜任这份对认知和身体状态都有极高要求的工作。”

HRP的任务是找出航天飞行对宇航员的影响，并制定减轻和降低这些影响的策略。福格蒂说，该项目旨在识别出5类“压力源”，这些“压力源”可以显著影响人类在执行深空任务过程中的健康状况和表现，包括重力场的改变、不友好的环境、辐射、隔离/限制，以及与地球之间的遥远距离等。

HRP科学家和世界各地的其他研究人员正试图认真分析并了解所有这些压力源，他们在地球上进行实验，仔细监测在国际空间站（ISS）工作的宇航员的心理和身体健康状况。这项工作的长期目标是帮助实现载人火星任务，NASA希望在本世纪30年代末之前完成这一使命。事实上，几年前，NASA宇航员斯科特⋅凯利和米哈伊尔⋅科尔尼延科在国际空间站呆了11个月（约是通常停留时间的两倍），以帮助研究人员评估非常长期的太空任务（比如火星往返之旅）对宇航员的影响。

然而，要准确描述这样一次火星之旅会给宇航员带来何种影响非常困难。福格蒂说，因为航天飞行的各种压力源一般并非“单独行动”，很有可能是“协同作战”，几乎不可能把所有危险因素放在一个实验环境中。

例如，科学家在地球实验室中对动物进行辐射研究，就没有考虑到微重力的影响，因为目前无法将其加入进去；而国际空间站无法提供深空辐射数据，因为它在地球的保护磁层内运行；此外，在轨道实验室安装辐射发射装置似乎也不是个好主意。

辐射是最大风险

有些压力源更令人担忧——研究人员和NASA官员反复强调，辐射是宇航员执行火星任务所面临的最危险因素之一。

HRP项目的太空辐射元素科学家丽莎⋅西门森博士解释称：“人类前往火星最大的挑战之一是暴露于辐射的风险。长期暴露于辐射中可能带来的健康风险，辐射会通过活体组织传播，沉积能量导致DNA结构损伤，并改变许多细胞过程。”

研究表明，暴露于高辐射环境下会增加宇航员晚年患癌症的风险。最近一项研究表明，执行火星任务的宇航员可能受到高剂量辐射，这些累积的辐射足以损害他们的中枢神经系统，使他们在情绪、记忆力和学习能力等方面受到影响。

福格蒂提到了另一个需要集中研究的问题：航天飞行相关的神经—眼综合征（SANS），也称为视觉障碍/颅内压（VIIP）。SANS指的是太空飞行可能给宇航员带来严重而长期的视力问题，这可能是由于液体流动增加了颅骨内的压力。

福格蒂说：“目前在近地轨道上，SANS非常容易管理而且也比较容易恢复，但以我们对这个系统的了解，还不足以预测在某些探测任务中，SANS是否也会保持这种状态。所以，这是我们目前研究的最优先的生理领域之一。”

依靠月球上火星

NASA目前的计划是，不直接去火星，而是以月球为中间站。到2024年，让两名宇航员在月球南极附近着陆，之后不久，在月球及其周围建立长期可持续的基地。

NASA官员表示，他们将通过“阿尔忒弥斯”计划开展这些活动，主要目的是学习将宇航员送上火星所需的技能和技术。“阿尔忒弥斯”基础设施的关键部分之一是一个小型绕月空间站——“门户”，它将作为月球表面活动的中心。无论是机器人的还是载人的着陆器，都将从“门户”下降到月球表面，而在“门户”前哨上的宇航员，很可能也会从那里操作漫游车。

大量研究将在“门户”内进行，其中大部分研究将调查宇航员在一个真正的深空环境内的健康状况和表现。福格蒂提到了一种研究策略，这种策略可能对规划“火星之路”特别有用——在月球轨道前哨上研究人类组织的小样本。

这样能规避一个影响研究的最大问题——使用啮齿动物和其它非人类动物作为模型。福格蒂说：“我们如何在老鼠和人类之间架起一座桥梁呢？因为它不是直接适用的，这也困扰着陆地医学和研究。但是随着芯片上器官和组织的不断涌现，以及科学家对其不断的验证，你可以用这些芯片概括出人体非常复杂的侧面。我们可以将芯片作为一个模型有机体，在理解复杂环境方面取得重大进展，以此来真正解决人类的局限性的问题。”

责编：李文瑶