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人类从地球到火星的旅程,人体会经历什么?会有什么变化?

2021-02-20  怪罗科普

纵观地球生命的发展历史,不难发现没有一个物种可以在地球上长期生存的,人类估计也很难例外。

不过好在我们找到了出路——发展航天技术,这样可以避免把鸡蛋放在一个篮子里。

到目前为止,把探测器发完火星已经不是什么新鲜事了,按照成功商人埃隆·马斯克的计划,五年半内将人类送上火星。

然而,航天器登录火星和载人登录火星是两码事。

载人登录火星,我们需要考虑的东西就更多了,其中最重要的一点就是人身体的变化。

图注:天问一号

从火星发射窗口期出发,地球到火星差不多都需要6个月,人类身体需要经历前所未有的考验!

50多年来,美国国家航空航天局(NASA)的人类研究计划(HRP)一直在研究人体在太空中会发生什么。

其中包括一次独特的“双胞胎研究”,参加此项目的双胞胎宇航员兄弟斯科特·凯利(Scott Kelly)和马克·凯利(Mark Kelly),一个被留在了地球,一个被送到了国际空间站,以此来对比太空对人体的影响。

图注:斯科特·凯利和马克·凯利

现在人类离开地球最远的地方是月球,而呆的时间最长的是空间站,空间站在地球上空400公里的轨道上运行,月球到地球的距离差不多是空间站的1000倍。相比之下,火星距离地球最近都有5500万公里,最远达到4亿公里,单程通信延迟可达20分钟。

如此长距离的旅途,所有情况都是未知的,不过人类研究计划可以提供一些数据,我们可以猜测宇航员究竟会经历什么,身体会发生哪些变化!

图注:国际空间站内部

狭窄空间下的旅行

首先,可以确定的是火星载人宇宙飞船的空间不会很大,宇航员必须经历封闭而漫长的旅途,这是让人身心俱疲的一部分。

另外,离开地球的宇宙飞船会失去昼夜节律,宇航员的睡眠会成为很大的问题。

现在空间站的解决方案是引入LED灯来改变飞船内部的照明,这样有昼夜交替的感觉,未来可能会引入VR技术让宇航员心情放松。

但是无论如何,在狭小的空间里度过6个月历程,这需要强大的内心。

如果心理上的考验忍忍也就过了的话,那么身体上伤害可能是难以恢复的,甚至是永久性的。

重力的变化

宇航员将在火星任务中会遇到三种不同的重力场。在为期6个月的行星间旅行中,宇航员将处于失重状态;在火星上生活和工作时,宇航员们将处于地球引力约三分之一的环境中;最终回到地球后,宇航员们需要重新适应地球的重力。

这听起来很容易,但是身体适应起来很难。它会影响人的空间定位、头眼和手眼协调、平衡和运动,一些宇航员甚至会经历空间运动病。

在没有重力的6个月中,宇航员的承重骨骼在太空飞行期间平均每月会损失1%到1.5%的矿物质密度。

由于脱水和骨骼中钙排泄量增加,宇航员患肾结石的风险可能会增加。

当从失重状态转换到重力状态时,宇航员可能会经历飞行后直立性不耐受,简单地说,他们站起来时将无法维持血压,这可能会导致晕厥。

如果没有适当的饮食和日常锻炼,宇航员在微重力状态下肌肉的流失速度也会比在地球上快,这是我们经常看到空间站里的宇航员锻炼的原因。

此外,在微重力状态下,人体内的液体会向上流向头部,这可能会对眼睛造成压力,导致视力问题。

几十年来,宇航员们一直抱怨着视力问题,NASA对300名宇航员的调查发现,在执行短途任务的人中,只有48%的人可以纠正近距离和远距离视力问题。

图注:斯科特·凯利给自己打了流感疫苗,测试免疫系统

宇宙飞船中的生态系统

除此之外,飞船内的生态系统在宇航员的太空生活中扮演着重要的角色。

微生物在太空中可以改变特性,自然生活在人体上的微生物在封闭的栖息地(如空间站)更容易在人与人之间转移。

太空旅行导致人体的应激激素水平升高会使免疫系统发生改变,这可能会导致过敏或其他疾病的易感性增加。

然而,地球上的任何类似物都不能完美地模拟太空飞行环境,这使得到现在为止人们还不知道人类免疫系统在太空中的反应。

可以确定的是,太空飞行会改变人体免疫系统,但幸运的是,目前还没有宇航员返回地球后因此而生病的。

但是谁知道呢,被改变的免疫系统会不会导致自身免疫问题,这需要更多的研究。但如果火星旅行会导致疫系统错误地攻击身体中的健康细胞、器官和组织也在情理之中吧。

最后

火星或许是我们的出路,但是真的实现人类登录火星可能还有很长的路要走,至少不是每个人都能成为宇航员。

最后要说明一点的是,到目前为止,我们也没有发现一个更适合地球生存的地方,即使它真的存在,那也是很遥远的地方,所以好好对待地球吧,它可能是唯一让人过的舒适的地方。

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