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冬眠居住模塊與傳統居住模塊對比圖。

冬眠居住模塊草圖(1是宇航員冬眠宿舍,2是體能訓練間,3是衛生間和廢物間,4是餐廳和儲藏間等)。(來源ESA)
在科幻電影《流浪地球》中(zhong),領(ling)航(hang)員(yuan)空(kong)間(jian)站(zhan)中(zhong)的(de)宇(yu)航(hang)員(yuan)們(men)可(ke)以(yi)在(zai)危(wei)機(ji)時(shi)刻(ke)休(xiu)眠(mian)。其(qi)實(shi),這(zhe)並(bing)非(fei)隻(zhi)是(shi)一(yi)個(ge)幻(huan)想(xiang),而(er)是(shi)全(quan)球(qiu)宇(yu)航(hang)員(yuan)的(de)真(zhen)實(shi)願(yuan)望(wang),從(cong)登(deng)上(shang)飛(fei)船(chuan)就(jiu)倒(dao)頭(tou)大(da)睡(shui),一(yi)覺(jiao)醒(xing)來(lai)已(yi)到(dao)達(da)目(mu)的(de)地(di),太(tai)空(kong)旅(lv)行(xing)就(jiu)像(xiang)乘(cheng)坐(zuo)高(gao)鐵(tie)軟(ruan)臥(wo)那(na)樣(yang)“夕發朝至”,豈不美哉!
但是,怎樣才能使宇航員在健康狀態下長期熟睡?如果人類能像熊一樣冬眠幾個月,這一問題就迎刃而解了。事實上,美國國家航空航天局(NASA)、歐洲航天局(ESA)都在研究控製宇航員“冬眠”的載人深空探測技術。
日前,ESA就提出了一個從地球一路“睡到”火星的載人探測概念。那麼,宇航員冬眠究竟有什麼好處?又麵臨哪些困難呢?
冬眠技術有助於破解深空探測難題
眾所周知,深空探測飛行距離遠,時間動輒數月甚至以年計,宇航員麵臨長期宇宙輻射、肌肉流失、旅途寂寞等身心健康問題,而飛行中的食品、飲水、氧氣等大量的物資消耗也將顯著增加任務成本。這些都是限製人類將足跡邁向深空的未解難題。
近年來,科學家們發現,與其研究更先進的火箭和飛船,不如通過讓宇航員冬眠,使上述難題“消於無形”。
首先需要澄清的是,冬眠不是冷凍,隻是通過適當降低體溫,使宇航員的新陳代謝變得“遲鈍”,zhedailaidediyigehaochujiushiwuzixiaohaojianshao。tongshi,dongmiandeyuhangyuanbuxuyaotaidadehuodongkongjian,zhenggehangtianqidetijihezhiliangkeyidafudujianxiao,fushefanghudejishunanduxianzhujiangdi,jieyuezhenggerenwudenengyuanxiaohao、成本投入。更重要的是,冬眠能夠消除宇航員執行任務中的緊張感和孤獨感,而且冬眠的宇航員幾乎不會出現肌肉流失。
將冬眠技術用於載人探測火星任務
歐洲航天局(ESA)認為“可控的冬眠是載人太空飛行中一種改變遊戲規則的技術”,並且成立了專門從事相關研究的“專題小組”,xiwangshiqichengweixianshi。riqian,zhuantixiaozuyanjiulejiangdongmianjishuyongyuzairentancehuoxingrenwudekexingfangan,shejilechubudehangtianqidongmianjuzhumokuaicaotu。yanjiufaxian,tongguoyuhangyuandongmian,hangtianqidezhiliangkeyijianshaosanfenzhiyi。
根據ESA提出的方案,和有冬眠習性的動物類似,宇航員在進入冬眠前要先“增脂”以儲存能量。之後通過服用一種特殊藥物進入“麻木”的冬眠狀態,隨之艙室的亮度變暗、溫度大幅度降低以將宇航員身體“冷卻”。一般情況下,從地球到火星需要飛行180天左右,宇航員需要提前蘇醒,度過至少21天的休養期。
根據ESA公布的草圖,整個冬眠居住模塊為圓柱形,直徑僅有5.9米,高度僅為5.33米,擁有生命保障、居住、儲藏、工作等9個係統隔間,能夠滿足6名宇航員需求。如果不使用冬眠技術,整個居住模塊的直徑和高度要達到8—9米,體積達到前者的3倍。
宇航員冬眠麵臨多重技術難題
ESA希望能在未來20年實現載人冬眠火星探測。願景雖好,但攔在路上的重重技術障礙卻不可小覷。
宇航員冬眠一個月、半年甚至一年後在太空中的某個地方醒來,肯定會感到陌生、震驚和恐懼,心理影響需要消除。
更關鍵的是,怎樣保證冬眠技術的安全性?既(ji)要(yao)絕(jue)對(dui)保(bao)證(zheng)宇(yu)航(hang)員(yuan)準(zhun)時(shi)醒(xing)來(lai),又(you)要(yao)防(fang)止(zhi)冬(dong)眠(mian)對(dui)宇(yu)航(hang)員(yuan)身(shen)體(ti)造(zao)成(cheng)嚴(yan)重(zhong)損(sun)傷(shang)。熊(xiong)在(zai)冬(dong)眠(mian)時(shi)能(neng)夠(gou)回(hui)收(shou)尿(niao)液(ye)和(he)蛋(dan)白(bai)質(zhi),有(you)的(de)動(dong)物(wu)具(ju)備(bei)恒(heng)溫(wen)喚(huan)醒(xing)功(gong)能(neng),可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)周(zhou)圍(wei)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)和(he)心(xin)率(lv)周(zhou)期(qi)來(lai)中(zhong)斷(duan)他(ta)們(men)的(de)冬(dong)眠(mian)狀(zhuang)態(tai)。人(ren)類(lei)並(bing)沒(mei)有(you)自(zi)然(ran)冬(dong)眠(mian)習(xi)性(xing),如(ru)何(he)解(jie)決(jue)這(zhe)些(xie)問(wen)題(ti)還(hai)不(bu)得(de)而(er)知(zhi)。
同(tong)時(shi),假(jia)如(ru)所(suo)有(you)宇(yu)航(hang)員(yuan)都(dou)將(jiang)在(zai)很(hen)長(chang)一(yi)段(duan)時(shi)間(jian)內(nei)喪(sang)失(shi)行(xing)動(dong)能(neng)力(li),整(zheng)個(ge)任(ren)務(wu)隻(zhi)能(neng)依(yi)靠(kao)航(hang)天(tian)器(qi)自(zi)主(zhu)運(yun)行(xing)。在(zai)宇(yu)航(hang)員(yuan)蘇(su)醒(xing)前(qian),航(hang)天(tian)器(qi)要(yao)保(bao)障(zhang)自(zi)身(shen)絕(jue)對(dui)安(an)全(quan),這(zhe)需(xu)要(yao)人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)等(deng)新(xin)興(xing)技(ji)術(shu)的(de)深(shen)度(du)嵌(qian)入(ru),解(jie)決(jue)航(hang)天(tian)器(qi)自(zi)主(zhu)故(gu)障(zhang)檢(jian)測(ce)、隔離、恢複等難題。

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