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科幻電影《流浪地球》中,領(lǐng)航員空間站中的宇航員們可以在危機(jī)時刻休眠。其實,這并非只是一個幻想,而是全球宇航員的真實愿望,從登上飛船就倒頭大睡,一覺醒來已到達(dá)目的地,太空旅行就像乘坐高鐵軟臥那樣“夕發(fā)朝至”,豈不美哉!

但是,怎樣才能使宇航員在健康狀態(tài)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)都在研究控制宇航員“冬眠”的載人深空探測技術(shù)。

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。那么,宇航員冬眠究竟有什么好處?又面臨哪些困難呢?

冬眠技術(shù)有助于破解深空探測難題

眾所周知,深空探測飛行距離遠(yuǎn),時間動輒數(shù)月甚至以年計,宇航員面臨長期宇宙輻射、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(wù)成本。這些都是限制人類將足跡邁向深空的未解難題。

近年來,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),與其研究更先進(jìn)的火箭和飛船,不如通過讓宇航員冬眠,使上述難題“消于無形”。

首先需要澄清的是,冬眠不是冷凍,只是通過適當(dāng)降低體溫,使宇航員的新陳代謝變得“遲鈍”,這帶來的第一個好處就是物資消耗減少。同時,冬眠的宇航員不需要太大的活動空間,整個航天器的體積和質(zhì)量可以大幅度減小,輻射防護(hù)的技術(shù)難度顯著降低,節(jié)約整個任務(wù)的能源消耗、成本投入。更重要的是,冬眠能夠消除宇航員執(zhí)行任務(wù)中的緊張感和孤獨感,而且冬眠的宇航員幾乎不會出現(xiàn)肌肉流失。

將冬眠技術(shù)用于載人探測火星任務(wù)

歐洲航天局(ESA)認(rèn)為“可控的冬眠是載人太空飛行中一種改變游戲規(guī)則的技術(shù)”,并且成立了專門從事相關(guān)研究的“專題小組”,希望使其成為現(xiàn)實。日前,專題小組研究了將冬眠技術(shù)用于載人探測火星任務(wù)的可行方案,設(shè)計了初步的航天器冬眠居住模塊草圖。研究發(fā)現(xiàn),通過宇航員冬眠,航天器的質(zhì)量可以減少三分之一。

根據(jù)ESA提出的方案,和有冬眠習(xí)性的動物類似,宇航員在進(jìn)入冬眠前要先“增脂”以儲存能量。之后通過服用一種特殊藥物進(jìn)入“麻木”的冬眠狀態(tài),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(yǎng)期。

根據(jù)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個系統(tǒng)隔間,能夠滿足6名宇航員需求。如果不使用冬眠技術(shù),整個居住模塊的直徑和高度要達(dá)到8—9米,體積達(dá)到前者的3倍。

宇航員冬眠面臨多重技術(shù)難題

ESA希望能在未來20年實現(xiàn)載人冬眠火星探測。愿景雖好,但攔在路上的重重技術(shù)障礙卻不可小覷。

宇航員冬眠一個月、半年甚至一年后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(guān)鍵的是,怎樣保證冬眠技術(shù)的安全性?既要絕對保證宇航員準(zhǔn)時醒來,又要防止冬眠對宇航員身體造成嚴(yán)重?fù)p傷。熊在冬眠時能夠回收尿液和蛋白質(zhì),有的動物具備恒溫喚醒功能,可以根據(jù)周圍環(huán)境溫度和心率周期來中斷他們的冬眠狀態(tài)。人類并沒有自然冬眠習(xí)性,如何解決這些問題還不得而知。

同時,假如所有宇航員都將在很長一段時間內(nèi)喪失行動能力,整個任務(wù)只能依靠航天器自主運(yùn)行。在宇航員蘇醒前,航天器要保障自身絕對安全,這需要人工智能等新興技術(shù)的深度嵌入,解決航天器自主故障檢測、隔離、恢復(fù)等難題。

責(zé)任編輯:楊林宇

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