航天局研究冬眠術(shù) 宇航員冬眠技術(shù)難點(diǎn)是什么
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(shí)刻休眠。其實(shí)，這并非只是一個(gè)幻想，而是全球宇航員的真實(shí)愿望，從登上飛船就倒頭大睡，一覺(jué)醒來(lái)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(zhǎng)期熟睡?如果人類能像熊一樣冬眠幾個(gè)月，這一問(wèn)題就迎刃而解了。事實(shí)上，美國(guó)國(guó)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(cè)技術(shù)。
日前，ESA就提出了一個(gè)從地球一路“睡到”火星的載人探測(cè)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(cè)難題
眾所周知，深空探測(cè)飛行距離遠(yuǎn)，時(shí)間動(dòng)輒數(shù)月甚至以年計(jì)，宇航員面臨長(zhǎng)期宇宙輻射、肌肉流失、旅途寂寞等身心健康問(wèn)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(lái)，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(guò)讓宇航員冬眠，使上述難題“消于無(wú)形”。
首先需要澄清的是，冬眠不是冷凍，只是通過(guò)適當(dāng)降低體溫，使宇航員的新陳代謝變得“遲鈍”，這帶來(lái)的第一個(gè)好處就是物資消耗減少。同時(shí)，冬眠的宇航員不需要太大的活動(dòng)空間，整個(gè)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(gè)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(dú)感，而且冬眠的宇航員幾乎不會(huì)出現(xiàn)肌肉流失。
將冬眠技術(shù)用于載人探測(cè)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(shí)。日前，專題小組研究了將冬眠技術(shù)用于載人探測(cè)火星任務(wù)的可行方案，設(shè)計(jì)了初步的航天器冬眠居住模塊草圖。研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)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(dòng)物類似，宇航員在進(jìn)入冬眠前要先“增脂”以儲(chǔ)存能量。之后通過(guò)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(guò)至少21天的休養(yǎng)期。
根據(jù)ESA公布的草圖，整個(gè)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(chǔ)藏、工作等9個(gè)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(gè)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(lái)20年實(shí)現(xiàn)載人冬眠火星探測(cè)。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(gè)月、半年甚至一年后在太空中的某個(gè)地方醒來(lái)，肯定會(huì)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(duì)保證宇航員準(zhǔn)時(shí)醒來(lái)，又要防止冬眠對(duì)宇航員身體造成嚴(yán)重?fù)p傷。熊在冬眠時(shí)能夠回收尿液和蛋白質(zhì)，有的動(dòng)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(lái)中斷他們的冬眠狀態(tài)。人類并沒(méi)有自然冬眠習(xí)性，如何解決這些問(wèn)題還不得而知。
同時(shí)，假如所有宇航員都將在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)喪失行動(dòng)能力，整個(gè)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(duì)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(cè)、隔離、恢復(fù)等難題。
