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火星之旅危险重重,辐射只是其中之一!

2019-09-04
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为了让本世纪30年代的载人火星探索任务万无一失,美国宇航局正努力抑制各种风险。众所周知,通往火星的道路布满危险。除了遭受深空辐射侵袭和微重力的影响,宇航员还要忍受狭小的活动空间和与世隔绝的状态。与探月任务不同,前往火星的耗时更长,进一步加大了宇航员的风险。


火星前哨艺术概念图。美国宇航局计划在本世纪30年代将宇航员送上火星


载人火星任务是一场充满危险的旅程。从深空辐射到微重力影响,再从狭小的活动空间到与世隔绝的状态,宇航员要接受重重考验。载人登陆火星最少需要6个月,风险性远远超过登月任务。为了顺利完成任务,宇航员需要在生理和心理上做好充足准备。


8月初,美国宇航局人类研究计划首席科学家詹妮弗·福格蒂在宇航局未来太空行动工作组的情况说明会上表示,搭载宇航员的飞船必须为他们提供所需要的一切,以确保他们的生存。但仅仅活下来是远远不够的,宇航员还要具备完成各项工作的能力。火星探索任务对他们的认知能力和身体素质都提出很高的要求。
一项新研究指出长期深空辐射暴露会损伤宇航员的大脑。宇航局未来的载人探火任务必须想办法遏制这种威胁


人类研究计划的任务是确定太空飞行对宇航员的影响,同时找到应对策略。福格蒂指出这项计划发现了五大应激源,能够对人类健康和深空探索任务的成果产生重大影响,其中包括引力场变化、封闭环境、辐射、与世隔绝和远离地球。远离地球意味着一旦发生危险,宇航员就只能自救。


世界各地的很多科研人员参加了人类研究计划。他们努力寻找解决方案,以应对这五大应激源,其中包括在地球上进行相关实验,密切监测国际空间站宇航员的心理和生理健康。

火星的奥林匹斯山,太阳系内的最大火山


人类研究计划的远期目标是让载人火星探索任务成为可能。美国宇航局希望在本世纪30年代末将人类送上这颗红色星球。几年前,美国宇航员斯科特·凯利和俄罗斯宇航员米哈伊尔·科尔尼延科在空间站逗留了11个月——差不多是正常情况的两倍——以帮助科学家评估火星往返之旅等长期太空任务的影响。


不过,科学家很难准确评估长期太空飞行对宇航员的影响。福格蒂表示这是因为太空飞行应激源的累积效应可能叠加或者协同,在一项实验设定中综合所有风险几乎是不可能的。
“洞察”号着陆器艺术概念图。2018年11月26日,“洞察”号顺利登火,开始对火星地下深处的构造进行研究


科学家可以在地球上研究辐射对实验室动物的影响。但微重力并不是这种实验的一部分,添加这个因素目前还不具有可行性。空间站无法提供深空辐射数据,因为这个轨道实验室环绕的轨道处在地球的防护性磁气圈内。在空间站安装产生辐射的装置显然是一个馊主意。


某些应激源要比其它应激源更令人感到担忧。研究人员和美国宇航局官员一再表示辐射是火星任务最大的风险之一。高强度的辐射暴露会提高宇航员晚年的癌症风险,此外还会在短期内带来各种风险。最近的一项研究发现执行火星任务的宇航员累计的辐射剂量足以破坏他们的中枢神经。此外,宇航员的情绪、记忆力和学习能力也可能受影响。
美国宇航局计划在本世纪30年代将宇航员送上火星


情况说明会上,福格蒂还提到了另一个科学家需要关注的问题——与太空飞行有关的神经眼科综合症,也被称之为视觉损伤与颅内压升高综合症。神经眼综合症描述了太空飞行可能让宇航员出现的严重且持久的视觉问题。这种综合症可能由体液流动提高颅内压所致。


福格蒂表示低地球轨道飞行导致的神经眼科综合症在很大程度上可控并且可以恢复,但科学家并不确定深空探索任务是否也是这种情况。“因此,这是我们当前优先研究的生理影响之一。”
“阿耳特弥斯”登月任务艺术概念图。美国宇航局计划在2024年让宇航员重返月球


在奔赴火星前,宇航局首先要重返月球。按照计划,宇航局会在2024年让两名宇航员登陆月球南极,而后在月球上建造一座可持续基地,不久之后在月球轨道建造一座空间站。这些任务将通过一项名为“阿耳特弥斯”的计划付诸实施。该计划的主要目标是了解载人火星探索任务所需的技能和技术。


“阿耳特弥斯”计划的一项重要任务是建造一座月轨小型空间站,也就是所说的“门户”空间站。这座空间站将充当月表活动的一个中转站。宇航局官员表示登月器(无论是无人还是载人)将从“门户”空间站出发,奔赴月球。此外,宇航员可以在这座空间站操控月球车。
艺术概念图,美国宇航局的猎户座飞船靠近“门户”月轨空间站



在“门户”空间站上,科学家将进行大量研究,以揭示宇航员在深空环境下的健康状况和工作表现。福格蒂指出在“门户”空间站研究人类组织样本对火星任务规划人员具有非常重要的意义。这种研究将帮助科学家克服利用啮齿类或其它动物充当模式生物时遭遇的一个最大障碍,也就是可转化性。


她说:“我们无法消除老鼠和人类之间的差异,因为老鼠研究结果不能直接应用于人类。这个问题也一直困扰地球上的医学研究。庆幸的是,科学家发明了‘芯片上的器官和组织’并且不断得到验证。它们是真实的人类组织,我们可以利用这些芯片对人类所受到的非常复杂的影响进行真正意义上的研究。我认为在利用这种芯片充当模式生物,了解复杂环境对人类的影响方面,我们能够取得重大进展。”


博科园|文:麦克•瓦尔

转自:漫步宇宙/qqtaikong

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