火星上一個(gè)前哨基地的藝術(shù)圖。圖片來源：美國太空網(wǎng)

宇航員前往火星的旅程并不像游客們前往瑞士那么輕松、愜意且自在，而是一段充滿了各種不確定因素和未知風(fēng)險(xiǎn)的冒險(xiǎn)之旅。執(zhí)行火星探索任務(wù)的宇航員將不得不長期與深空輻射、微重力、幽閉空間、與世隔絕等壓力作斗爭。

畢竟，就目前的技術(shù)而言，宇航員到達(dá)火星至少需要6個(gè)月時(shí)間，而返回地球也需要同樣長的時(shí)間。因此，他們必須做好準(zhǔn)備，克服生理和心理等方面的挑戰(zhàn)。美國國家航空航天局(NASA)也正努力在本世紀(jì)30年代將宇航員送上火星之前，降低其可能面臨的各種風(fēng)險(xiǎn)。

壓力源“協(xié)同作戰(zhàn)”

據(jù)美國太空網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，NASA人類研究項(xiàng)目(HRP)首席科學(xué)家珍妮弗·福格蒂本月早些時(shí)候表示,宇航員搭乘的宇宙飛船“將不得不提供滿足宇航員基本生存所需的一切甚至更多，因?yàn)槲覀兿Ｍ麄兡軌騽偃芜@份對(duì)認(rèn)知和身體狀態(tài)都有極高要求的工作。”

HRP的任務(wù)是找出航天飛行對(duì)宇航員的影響，并制定減輕和降低這些影響的策略。福格蒂說，該項(xiàng)目旨在識(shí)別出5類“壓力源”，這些“壓力源”可以顯著影響人類在執(zhí)行深空任務(wù)過程中的健康狀況和表現(xiàn)，包括重力場的改變、不友好的環(huán)境、輻射、隔離/限制，以及與地球之間的遙遠(yuǎn)距離等。

HRP科學(xué)家和世界各地的其他研究人員正試圖認(rèn)真分析并了解所有這些壓力源，他們?cè)诘厍蛏线M(jìn)行實(shí)驗(yàn)，仔細(xì)監(jiān)測在國際空間站(ISS)工作的宇航員的心理和身體健康狀況。這項(xiàng)工作的長期目標(biāo)是幫助實(shí)現(xiàn)載人火星任務(wù)，NASA希望在本世紀(jì)30年代末之前完成這一使命。事實(shí)上，幾年前，NASA宇航員斯科特·凱利和米哈伊爾·科爾尼延科在國際空間站呆了11個(gè)月(約是通常停留時(shí)間的兩倍)，以幫助研究人員評(píng)估非常長期的太空任務(wù)(比如火星往返之旅)對(duì)宇航員的影響。

然而，要準(zhǔn)確描述這樣一次火星之旅會(huì)給宇航員帶來何種影響非常困難。福格蒂說，因?yàn)楹教祜w行的各種壓力源一般并非“單獨(dú)行動(dòng)”，很有可能是“協(xié)同作戰(zhàn)”，幾乎不可能把所有危險(xiǎn)因素放在一個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)境中。

例如，科學(xué)家在地球?qū)嶒?yàn)室中對(duì)動(dòng)物進(jìn)行輻射研究，就沒有考慮到微重力的影響，因?yàn)槟壳盁o法將其加入進(jìn)去;而國際空間站無法提供深空輻射數(shù)據(jù)，因?yàn)樗诘厍虻谋Ｗo(hù)磁層內(nèi)運(yùn)行;此外，在軌道實(shí)驗(yàn)室安裝輻射發(fā)射裝置似乎也不是個(gè)好主意。

輻射是最大風(fēng)險(xiǎn)

有些壓力源更令人擔(dān)憂——研究人員和NASA官員反復(fù)強(qiáng)調(diào)，輻射是宇航員執(zhí)行火星任務(wù)所面臨的最危險(xiǎn)因素之一。

HRP項(xiàng)目的太空輻射元素科學(xué)家麗莎·西門森博士解釋稱：“人類前往火星最大的挑戰(zhàn)之一是暴露于輻射的風(fēng)險(xiǎn)。長期暴露于輻射中可能帶來的健康風(fēng)險(xiǎn)，輻射會(huì)通過活體組織傳播，沉積能量導(dǎo)致DNA結(jié)構(gòu)損傷，并改變?cè)S多細(xì)胞過程。”

研究表明，暴露于高輻射環(huán)境下會(huì)增加宇航員晚年患癌癥的風(fēng)險(xiǎn)。最近一項(xiàng)研究表明，執(zhí)行火星任務(wù)的宇航員可能受到高劑量輻射，這些累積的輻射足以損害他們的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，使他們?cè)谇榫w、記憶力和學(xué)習(xí)能力等方面受到影響。

福格蒂提到了另一個(gè)需要集中研究的問題：航天飛行相關(guān)的神經(jīng)—眼綜合征(SANS)，也稱為視覺障礙/顱內(nèi)壓(VIIP)。SANS指的是太空飛行可能給宇航員帶來嚴(yán)重而長期的視力問題，這可能是由于液體流動(dòng)增加了顱骨內(nèi)的壓力。

福格蒂說：“目前在近地軌道上，SANS非常容易管理而且也比較容易恢復(fù)，但以我們對(duì)這個(gè)系統(tǒng)的了解，還不足以預(yù)測在某些探測任務(wù)中，SANS是否也會(huì)保持這種狀態(tài)。所以，這是我們目前研究的最優(yōu)先的生理領(lǐng)域之一。”

依靠月球上火星

NASA目前的計(jì)劃是，不直接去火星，而是以月球?yàn)橹虚g站。到2024年，讓兩名宇航員在月球南極附近著陸，之后不久，在月球及其周圍建立長期可持續(xù)的基地。

NASA官員表示，他們將通過“阿爾忒彌斯”計(jì)劃開展這些活動(dòng)，主要目的是學(xué)習(xí)將宇航員送上火星所需的技能和技術(shù)。“阿爾忒彌斯”基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵部分之一是一個(gè)小型繞月空間站——“門戶”，它將作為月球表面活動(dòng)的中心。無論是機(jī)器人的還是載人的著陸器，都將從“門戶”下降到月球表面，而在“門戶”前哨上的宇航員，很可能也會(huì)從那里操作漫游車。

大量研究將在“門戶”內(nèi)進(jìn)行，其中大部分研究將調(diào)查宇航員在一個(gè)真正的深空環(huán)境內(nèi)的健康狀況和表現(xiàn)。福格蒂提到了一種研究策略，這種策略可能對(duì)規(guī)劃“火星之路”特別有用——在月球軌道前哨上研究人類組織的小樣本。

這樣能規(guī)避一個(gè)影響研究的最大問題——使用嚙齒動(dòng)物和其它非人類動(dòng)物作為模型。福格蒂說：“我們?nèi)绾卧诶鲜蠛腿祟愔g架起一座橋梁呢?因?yàn)樗皇侵苯舆m用的，這也困擾著陸地醫(yī)學(xué)和研究。但是隨著芯片上器官和組織的不斷涌現(xiàn)，以及科學(xué)家對(duì)其不斷的驗(yàn)證，你可以用這些芯片概括出人體非常復(fù)雜的側(cè)面。我們可以將芯片作為一個(gè)模型有機(jī)體，在理解復(fù)雜環(huán)境方面取得重大進(jìn)展，以此來真正解決人類的局限性的問題。”