人类在太空中的活动已持续了近17年，关于如何在这个最后的疆界中生存，人类已经学到了很多。 在距地球约四百公里的太空，有一颗足球场大小的卫星，以大约27360公里/小时的速度围绕地球旋转，它就是国际空间站（ISS）。自2000年首次执行载人任务以来，国际空间站上就从未有宇航员离开过，最多时，曾同时载有六名宇航员。它也因此超越俄罗斯的“和平号”空间站，成为近地轨道上持续使用时间最长的空间站。 虽然国际空间站承载了不计其数的科学实验，从远程控制地面上的一台乐高机器人，到种植生菜，但它最具价值的作用在于，帮助科学家研究长时间的太空飞行会对人体造成何种影响——在人类开始筹划首次载人火星任务时，这种影响堪称一个关键变量。 一般来说，前往国际空间站的宇航员往往会在近地轨道上驻留四到六个月，这足以让科学家了解到人体在微重力环境下会产生何种变化。 对人体来说，太空飞行造成最严重影响的器官也许是大脑。 根据从国际空间站返回的宇航员身上所提取的数据，宇航员在太空面临的最大问题之一是，他们的肌肉和骨骼会发生退化。由于微重力环境下，宇航员不需要像在地面上那样，经常性地用到肌肉——比如站立时需要使用的背部或腿部肌肉——因此它们会迅速退化。事实上，美国宇航局（NASA）的记录显示，有的宇航员在抵达国际空间站的短短11天时间里，肌肉质量就萎缩了20%。为了抵御太空环境中的肌肉和骨骼退化，美国宇航局启动了“数字宇航员项目”，使用计算机模拟技术来提高本已十分严格的宇航员训练强度。 此外，当宇航员生活在低重力环境中时，他们的体液也会受到显著影响。人体约有三分之二的成分是水，正如你在很多视频中看到的，宇航员有时会在太空中摆弄悬浮的水滴，失重状态下的水的确会表现出奇特的样子。虽然视频看上去很有趣，但这会对人体调节体内重要生理过程的能力造成严重影响。当宇航员初次抵达国际空间站时，他们会出现类似于普通感冒的症状（面部浮肿和鼻塞），这是因为他们的体液转移到了身体的上半部分。 随着宇航员的身体渐渐适应失重环境，他们的体液分布会变得更加均匀，身体也不再需要那么费力地去调节血压。虽然这听起来像是好消息，但事实证明，它可能带来一些非常不利的副作用，比如血容量减少20%，这可能导致心脏功能退化，因为它能泵的血量变少了。 尽管科学家还发现了其他一些有趣的生理现象（比如，一位宇航员无法流泪，因为眼泪会凝聚成一个水球；或是有人失去了味觉），但对人体来说，太空飞行造成最严重影响的器官也许是大脑。虽然进入太空能够带来一些积极的心理影响（比如“总观效应”，或是从太空俯瞰地球所产生的内心平和感），但通常来说，宇航员总是处于持续的高压状态。 虽然在失重状态下翻跟头听起来很好玩，但我们必须考虑到，宇航员生活在充满未知的高风险环境中，这意味着，最细微的错误也可能关乎生死。即使做了万全准备，国际空间站也曾出现过一些险情。 2013年，意大利宇航员卢卡·帕米塔诺（Luca Parmitano）在执行太空任务时，不得不提前终止太空行走，因为他航天服中的水开始向头盔渗漏，险些将他淹死。帕米塔诺日后回忆起这段经历时说，当水开始渗漏到头盔时，他感觉自己就像是“鱼缸里的一条金鱼”。 由于液体在微重力环境中的运动方式会发生改变（它们会凝聚成球，四处飘浮），因此，当水渗漏到头盔后，帕米塔诺一方面要保持呼吸，另一方面还不能让水进入自己的眼睛、鼻子和嘴巴。虽然他最终安全返回了国际空间站，但他使用的航天服去年再次成为一起类似事故的罪魁祸首——一位宇航员为了保命，也不得不提早终止了太空行走任务。 国际空间站运行初期，曾有一位宇航员在进行太空行走时，身上被附着了一层约2.5厘米厚的有毒冷冻氨。他不得不待在空间站外，绕着地球转了一圈，直至航天服上的冷冻氨蒸发掉。那原本是一次例行的太空行走任务，当时，美国宇航员罗伯特·柯比姆（Robert Curbeam）正在处理空间站的冷却系统。由于氨的冰点较低，冷却系统使用了氨。然而系统发生故障，氨开始从管道中泄露，这时，空间站的每个人都知道，有麻烦了。三分钟后，柯比姆成功关闭了发生泄漏的阀门，但此时，他的整个航天服都被冷冻氨覆盖住了。据当时与柯比姆一同执行太空行走任务的另一名宇航员说，他当时看起来就像一个雪人。 为了把航天服上的有毒化学物质清除掉，柯比姆不得不待在空间站外，绕着地球转了一圈（大约90分钟），以便阳光能融化那些氨晶体。等到安全返回气闸内之后，他和其他宇航员不得不戴上氧气面罩约半个小时，好让空间站滤掉内部空气中的毒素。 柯比姆的“惊魂记”也让人想起了两位苏联宇航员曾经历的那场险情。1990年，“和平号”空间站的气闸出现故障，两名宇航员被拒之门外，在氧气即将耗尽的情况下，他们不得已启动了紧急入舱程序。此前，他们进行太空行走是为了修复返回舱的隔热层，这个故障对他们返回地球造成了威胁。经过五个小时的太空行走后，宇航员成功修复了飞船，这时他们发现，空间站的气闸门未能正常关闭，舱室无法增压。在氧气已经严重不足的情况下，两名宇航员不得不启动了紧急入舱程序，最终回到加压舱。不过，至于他们是如何做到的，苏联方面的记录仍然是一个谜。 至于他们是如何做到的，苏联方面的记录仍然是一个谜。 1997年，“和平号”空间站还发生了其他一些险情。当年2月，用来制造氧气的一个高氯酸锂罐发生泄露，空间站随之起火，好在只过了一分半钟，宇航员就将火扑灭了。可仅仅几个月后，俄罗斯“进步号”货运飞船撞上了“和平号”空间站的一个模块，并在后者身上撞出一个洞，致使舱室开始降压。这原本很容易演变为一场致命的事故，但得益于宇航员的迅速反应（其中有一位是来自美国宇航局的访问宇航员），他们切断了一些防止舱口关闭的线缆，成功密封了发生泄漏的模块，将其与空间站其余部分隔绝开来，从而化解了这场险情。 人类在空间站中曾经历过大大小小许多次事故，以上这些只是其中的一部分而已。这很好地提醒了我们，即便做了最充分的准备，人为错误永远也都是我们需要考虑的一个因素。尽管如此，考虑到各方面的情况，如果宇航员感到压力过大， 我们也很难去责怪他们，尤其是要知道，很多宇航员在太空中会长期遭受睡眠不足的困扰。（当你在国际空间站上，每天要看到15次日出时，入眠可能会变得有点难。） 然而，尽管我们已经知道了太空飞行对人体造成的种种不利影响，这些认知全都是基于在短期内收集而来的数据（最长为六个月），根本不足以让我们了解火星之旅（将耗时一年半以上）可能对人体造成的影响。为应对这种情况，美国宇航局去年启动了一项前所未有的实验——“双胞胎研究”。它把斯科特·凯利（Scott Kelly）送上国际空间站，让他在那里待上一整年，而他的孪生兄弟马克·凯利（Mark Kelly）则留在地面，研究长时间太空飞行对人体造成的影响。 虽然这项长达一年的实验的首批成果刚刚开始披露，美国宇航局已经发现了一些有趣的现象。首先，一项关于太空飞行与人体老化关系的研究发现，斯科特的端粒（DNA中一个会随着年龄增长而缩短的区域）在太空飞行期间出现了增长。研究人员将此归因于斯科特在太空中做了更多的运动，以及饮食中的热量减少了。此外，另一项研究发现，斯科特返回地球后，其心智能力并未受到明显影响。 还有一项研究仍在进行中，它将对凯利兄弟进行完整的基因组测序。研究人员在他们各自的基因组中发现了数百个独特的突变（这在意料之中），与此同时，研究人员还发现，凯利兄弟体内大约有20万个RNA分子呈现出不同的表达方式。这是否表明，斯科特在国际空间站期间激活了某种“太空基因”，我们还有待观察。 数十年来，登陆月球和火星的载人太空任务第一次被提上日程，在这种情况下，了解如何在太空这个最后的疆界中生存，就变得比以往任何时候都更加迫切。得益于数十位宇航员多年来的开拓性工作（他们成为了地球轨道上的“小白鼠”），如今，对于如何在微重力环境下生存，我们已经了然于心。载人火星任务将带来一系列新的生理挑战（比如辐射的威胁），但如果没有这些初步性的实验，火星之旅是不可能实现的。在微重力环境下生存始终是一项挑战，但有了不断进步的技术，以及在地球和近地轨道所学到的经验教训，人类演进为跨行星物种的可能性将超过以往任何时候。 翻译：何无鱼 来源：Motherboard 造就：剧院式的线下演讲平台，发现最有创造力的思想 |
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