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火星上一個前哨基地的藝術(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)險的冒險之旅。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，宇航員到達火星至少需要6個月時間，而返回地球也需要同樣長的時間。因此，他們必須做好準備，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。

壓力源“協(xié)同作戰(zhàn)”

據(jù)美國太空網(wǎng)近日報道，NASA人類研究項目(HRP)首席科學(xué)家珍妮弗·福格蒂本月早些時候表示,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，因為我們希望他們能夠勝任這份對認知和身體狀態(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，該項目旨在識別出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距離等。

HRP科學(xué)家和世界各地的其他研究人員正試圖認真分析并了解所有這些壓力源，他們在地球上進行實驗，仔細監(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。這項工作的長期目標是幫助實現(xiàn)載人火星任務(wù)，NASA希望在本世紀30年代末之前完成這一使命。事實上，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個月(約是通常停留時間的兩倍)，以幫助研究人員評估非常長期的太空任務(wù)(比如火星往返之旅)對宇航員的影響。

然而，要準確描述這樣一次火星之旅會給宇航員帶來何種影響非常困難。福格蒂說，因為航天飛行的各種壓力源一般并非“單獨行動”，很有可能是“協(xié)同作戰(zhàn)”，幾乎不可能把所有危險因素放在一個實驗環(huán)境中。

例如，科學(xué)家在地球?qū)嶒炇抑袑游镞M行輻射研究，就沒有考慮到微重力的影響，因為目前無法將其加入進去;而國際空間站無法提供深空輻射數(shù)據(jù)，因為它在地球的保護磁層內(nèi)運行;此外，在軌道實驗室安裝輻射發(fā)射裝置似乎也不是個好主意。

輻射是最大風(fēng)險

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

HRP項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。長期暴露于輻射中可能帶來的健康風(fēng)險，輻射會通過活體組織傳播，沉積能量導(dǎo)致DNA結(jié)構(gòu)損傷，并改變許多細胞過程。”

研究表明，暴露于高輻射環(huán)境下會增加宇航員晚年患癌癥的風(fēng)險。最近一項研究表明，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)，使他們在情緒、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重而長期的視力問題，這可能是由于液體流動增加了顱骨內(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)，但以我們對這個系統(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目前的計劃是，不直接去火星，而是以月球為中間站。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”計劃開展這些活動，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)鍵部分之一是一個小型繞月空間站——“門戶”，它將作為月球表面活動的中心。無論是機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，很可能也會從那里操作漫游車。

大量研究將在“門戶”內(nèi)進行，其中大部分研究將調(diào)查宇航員在一個真正的深空環(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)避一個影響研究的最大問題——使用嚙齒動物和其它非人類動物作為模型。福格蒂說：“我們?nèi)绾卧诶鲜蠛腿祟愔g架起一座橋梁呢?因為它不是直接適用的，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)家對其不斷的驗證，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模型有機體，在理解復(fù)雜環(huán)境方面取得重大進展，以此來真正解決人類的局限性的問題。”