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!

資料圖 新華社記者 楊文斌 攝

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(mén)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。

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可用于火星任務(wù)的新一代宇航服亮相

據(jù)美國(guó)太空網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，曾為美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)“阿波羅計(jì)劃”設(shè)計(jì)和供應(yīng)宇航服的ILC Dover公司，在國(guó)會(huì)山舉行的慶祝人類登月50周年活動(dòng)上，推出了下一代宇航服系統(tǒng)原型。新款宇航服被稱為“阿斯特羅”(Astro)，是為太空行走、執(zhí)行月球和火星任務(wù)而設(shè)計(jì)的。

新宇航服系統(tǒng)由艙外活動(dòng)(EVA)宇航服和一個(gè)能調(diào)節(jié)壓力、提供氧氣和冷卻的救生背包組成。這套宇航服在設(shè)計(jì)中考慮了未來(lái)的載人任務(wù)，可用于NASA和商業(yè)太空合作伙伴執(zhí)行重返月球和載人火星計(jì)劃。宇航服由ILC Dover公司開(kāi)發(fā);生命支持背包則由柯林斯航空公司提供。

這套系統(tǒng)有望使宇航員更方便在太空中四處活動(dòng)，因?yàn)槠渚哂懈玫幕顒?dòng)關(guān)節(jié)，且尺寸特征更符合人體特點(diǎn);此外，改進(jìn)后的發(fā)動(dòng)機(jī)和電子設(shè)備使宇航服更輕便小巧。

ILC Dover公司的帕蒂·斯托爾說(shuō)，雖然“阿斯特羅”被設(shè)計(jì)用于太空行走，但這款宇航服也可以用于行星探索。太空行走對(duì)軀體靈活性的要求很低，但宇航員如果需要在月球和火星等目的地著陸和行走，則需要很大的靈活性。

斯托爾表示，新宇航服還將配備一雙“阿斯特羅”手套，這款手套在ILC Dover公司第六階段手套的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來(lái)。新宇航服還將包括一個(gè)數(shù)字顯示系統(tǒng)，允許宇航員使用語(yǔ)音控制，實(shí)時(shí)訪問(wèn)數(shù)據(jù)，并通過(guò)高清視頻進(jìn)行通信。

來(lái)源：北晚新視覺(jué)綜合 新湖南 科技日?qǐng)?bào)

標(biāo)簽： 航天局研究冬眠術(shù)