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好莱坞科幻大片
《火星救援》,讲述了独自一人被意外丢弃在火星上的宇航员努力生存自救的故事,第一次将登陆火星的惊险展现给全球。而此前不久,美国宇航局刚刚公布了登陆火星计划并宣布开始招募新人“向火星出发”。那么,第一个去火星的“吃螃蟹者”到底要面临怎样的风险呢
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在植物学博士顾有容看来,《火星救援》发生在极近的未来,理论上所有情节都是基于今天的技术水平就能实现的。科幻感不强,但却更加激动人心,因为触手可及。片中的求生故事实际上反映了宇航员生命维持系统的核心思想——循环利用一切可循环的东西。
影片中极重要的一环,是作为NASA宇航员的马克·沃特尼靠自己在栖息舱里种出的土豆填饱了肚子,才为最终获救赢得了宝贵的时间。在马克的计算中,他活到救援到来所需的物质是足够的,唯一欠缺的是能量。人毕竟不能靠晒太阳喝西北风活着,而土豆的作用就是把太阳能转化为马克可以利用的化学能,因而成为整个循环系统中最重要的一环。要让这个循环系统运
行起来,马克的计算是需要造出600升的水,靠燃烧MAV的火箭燃料就可以。
造水无疑是整个过程中最关键的一步。北京大学地球与空间科学学院博士生溯鹰在“初创”发表《谁动了马克呆萌的土豆》一文介绍,火星车的成像仪已经直观地告诉地球人,这颗星球上并不具有波光粼粼的水面,有的只是漫天遍野的黄沙、光秃秃的岩石以及古老的沉积地层。尽管一些清晰地保留在火星表面的地质遗迹昭示着火星表面历史上曾经有过丰沛的水,“但如果你是那个在火星上求生的宇航员,这个答案与其说是一个希望,倒不如说是一个更严峻的绝望”。火星上有液态水已经是亿万年前的往事,而且这些水分被尘封在了永远的冰层里,根本用不上。
“作为一个压过上万份树叶标本的前标本馆工作人员,我负责任地告诉你,用来吸干植
物的吸水纸可比火星土湿润得多啦!”顾有容在果壳网上发表的《火星土豆的五十种死法》一文中指出,马克“上来就犯了个大错误”:把造水和种土豆的顺序搞反了。他先把火星土运进栖息舱铺平,耕出浅沟,把肥料和土豆埋进去,然后才开始造水。就这样,土豆们被送上了绝路。
这是因为虽然“好奇号”发现火星土的水分含量“高达”2%,但这些水大多是以化学和物理的形式紧密结合在固体物质中,是以835摄氏度的高温加热才烤出来的,算不得数。所以,照马克的做法,土豆的根系不仅无法从火星土里吸收水分,其本身的水分反而还会被火星土夺走。不出一周,他种下去的土豆就会变得比薯片还干。就算他种完立刻开始造水,也需要大约30个火星日(见原著)才能造够,在这之前土豆早就回天乏术了。
种土豆时犯的一个小小的错误,就可能彻底断送求生大计,根本就不用等到一号气闸泄露。所以,火星可没那么容易就让人类去殖民的。
事实上,登上火星要面临的危险远不止是饿肚子。前不久美国国家航空航天局(NASA)一份内部报告针对宇航员执行太空任务面临的各项健康风险,尤其对2030年人类登陆火星任务进行了重点评估,并给出了警告。
评估报告中提出了医疗和食物短缺的问题,食物短缺甚至会导致体重减退和营养不良。而评估结果还显示,计划为期3年的火星任务可能引发的健康风险中,有太空辐射引发的癌症、中枢神经受损、白内障、不育症,以及极度孤独引发的心理问题和长时间失重引发的骨质疏松、肌肉萎缩、视力下降等。
此外,报告指出,第一个去火星的宇航员可能要比之后的人承受更大的健康风险。当前,能控制这些机组人员健康风险的研究机构并不多,NASA需要加强这方面的专家团队建设。
对于这份健康评估所提出的所有这些结论,美国宇航局都表示认可。美国宇航局总调查员保罗·马丁表示,在发现和控制这些健康风险上,NASA已经有所行动。目前,已有美国宇航员在国际空间站执行NASA的第一个长期太空任务。马丁还表示,NASA有信心在2030年之前解决所有这些健康风险问题。
到目前为止,还没有一个美国人在太空中持续待上7个月以上的时间。即使是俄罗斯宇航员,持续同一个太空任务的最长时间也没超过14个月。
不过,就在这份54页的监督性报告出台的同一天,NASA宇航员司各特·凯利创下了美国人在太空执行单一任务时间的纪录。凯利和另一位俄罗斯宇航员米克海尔·克尼尔珂,已经过了其为期一年太空任务的一半时间以上,达到了持续的216天,超过此前纪录一天,他们将到明年3月才返回地球。近日,凯利在接受电视台采访时说,虽然已经在太空很长时间,但他确信坚持到最后并不是问题。
而一组医疗人员也等待着从凯利身上了解更多的情况。因为凯利有一个双胞胎兄弟马克,也是一名已退休了的宇航员,他也接受了监测,这点很有科研意义,因为医生可以比较一个身在零重力的太空、一个位于地面的双兄弟之间的区别。
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随着宇航员在深空执行太空任务的时间越来越长,宇航员的健康问题也持续受到医学界的关注。
太空辐射被认为是人类进入深空后的最大健康挑战之一。宇宙深空里,太阳活动比地球上少得多,危险的太空辐射水平也十分高。暴露在如此高水平的辐射中,DNA可能被损害,最终导致癌症、器官受损等疾病。有科学家认为,去火星一趟给宇航员带来的太空辐射量,可能是其平时一生中所有暴露量的三分之二,累积量相当于每隔五六天就经历一次全身CT扫描。
同时,长期在太空工作,宇航员的心脏可能也得受损。2014年,一份对12名宇航员的研究发现,长时间暴露在零重力环境使得宇航员心脏的球状比普通人高出9.4%,心脏形状的变化意味着失重状态下,心脏遭受肌肉萎缩问题,收缩程度降低,时间长了可能导致心脏病。NASA的医生詹姆斯·托马斯表示,到目前为止,回到地球的宇航员心脏都恢复原状,但如果在太空中的时间更长,其不确定性就增加了很多。
此外,宇航员的感官都将面临严峻的挑战。现在已经有一些宇航员回到地球后出现眼疾,而且研究发现,太空中的时间越长,这种风险越大。一份从1989年开始的对300名宇航员的跟踪研究发现,执行2周太空任务的宇航员中有29%出现眼疾,在国际空间站执行任务时间达数月的宇航员中,这个比例超过了60%。研究者认为,包括视觉受损等在内的眼疾可能是失重状态下人体脑部压力增大的副作用之一。
另有研究显示,太空任务可能导致较严重的暂时听觉障碍,这可能是因为太空污染物、颅内压力升高,高二氧化碳浓度等造成的。
与生理健康遭受同样挑战的是心理健康。早在上世纪70年代,就有俄罗斯宇航员在高压状态下出现幻觉的案例。而如果要考虑火星任务的话,宇航员更要面临封闭隔离带来的心理影响的问题。
此前,已有研究模拟宇航员的封闭状态,时间最长达到520天,结果发现,封闭状态下的确会给宇航员小群体带来心理影响,并导致冲突。
早在上世纪50年代的加加林先锋时代,就有心理医生预测,长期被隔离在太空有可能会导致宇航员有自杀和破坏倾向,幸运的是,这种事例并未发生。但是,在漫长的火星之旅提上日程的今天,这个问题也将得到重新检验。□据《南京日报》
第一步,已经开始。NASA和国际宇航员们2000年开始持续在国际空间站生活,每6个月轮换一批,将持续到至少2024年。这些宇航员们将帮助了解太空旅行会给人身体和心理带来哪些影响,他们也将研究生命维持系统、太空地面通讯系统等关键技术。
第二步,NASA将用20年或更长时间进行一系列围绕月球的深空探索,其中包括对小行星的利用,及深空宜居系统的研制。
第三步,需要国际合作,也是将人类送去火星的最后一步,需要人类所有的知识、智慧、技能,以及火星探测器采集到的所有关于这一红色星球的数据。“去火星”任务并非意味着火星登陆,人类可能先到火星轨道或其卫星,但在火星登陆是这个计划的最终目标。
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