深空休眠技术未来20年内可以实现载人深空

刘云涛 https://baike.baidu.com/item/刘云涛/21900249
未来的载人深空飞行任务给科学家和宇航员带来了许多挑战。除了要携带让机组人员一次往返耗时数月甚至数年所需的食物、水和空气外,还要面临如何让他们在长途飞行中保持身体健康的问题。对于后者,加强锻炼当然是一种选择,但是,必备的锻炼设备却会占用很多空间,消耗不少电力。此外,在长时间的深空旅行中,除了工作,宇航员们还需要在有限的空间里四处走动、睡觉,吃饭和放松,否则,他们将面临患上幽闭症、焦虑、失眠和抑郁等情绪疾病的风险。其实在最近的几年,美国宇航局(NASA)和欧空局(ESA)一直在研究这些问题,其中一个解决方案是将这些宇航员置于低体温的深度睡眠状态,也即休眠状态。研究人员设想,宇航员们在任务开始时随即进入深度睡眠状态,然后在接近目的地时醒来,这样宇航员就不需要连续数月或者数年保持清醒。等醒来时,他们就会精神焕发准备工作,而不是神思恍惚甚至精神错乱。这听起来是不是很熟悉?没错!在过去的几十年,很多科幻小说和科幻电影已经广泛探讨了这个概念,比如库布里克的科幻杰作《:太空漫游》就充分运用了这个概念,太空探险家通过低温冷藏睡眠来保存自己的身体。为了研究这项技术,美国宇航局与总部位于亚特兰大的空间工程航空航天公司合作,该公司正在研究将宇航员置于休眠状态的技术。在今年9月29日至10月3日于多伦多举行的国际天文学大会上,来自空间工程的代表分享了他们的愿景。该公司的研究团队声称,让宇航员长时间休眠的想法实际上并不那么疯狂,一种广泛类似的方法已经在医学上成功通过了测试并进行了应用,主要用于危重创伤患者和即将接受大手术的患者。国际上大多数主要的医疗中心都有能将患者体温降低的医用装置,其目的就是减少他们身体的新陈代谢,使患者的身体处于一个比原本更好的状态。同样的,如果能够将宇航员的基本代谢率降低75%(类似于我们在自然界中观察到的大型冬眠动物熊一样),那么最终将使得执行长期深空探索任务更加可行。研究结果表明,休眠技术如能成功应用,首先将对航天器小型化非常有益。由于宇航员大部分时间都处于睡眠状态,因此,一些原本必须的生活空间将不再需要,同时携带的补给也将大幅度减少,空间又进一步得到压缩,这样总体上可以将航天器的质量降低三分之一。另外,宇宙高能粒子的辐射是深空旅行的一个巨大危险,但由于休眠中的宇航员大量时间身处休眠舱中,因此辐射屏蔽设施(如水容器)可以集中在他们周围。而且研究表明,休眠本身也使得身体抵御辐射的能力增强了。目前,这一概念性的技术已通过了NASA和ESA的初步评估,下一步目标是研究如何顺利激活在冬眠期间被阻塞的大脑通路,研究将从动物开始,然后再到人类。研究团队预计,在未来的20年内,这项技术有望实现,这也意味着未来的载人火星探测任务、载人木卫二探测任务,都不再是人们口中所说的“自杀式任务”。


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