“冬眠”技术或颠覆未来太空旅行(节选)
①在科幻电影《流浪地球》中,领航员空间站中的宇航员们可以在危机时刻休眠。这其实是全球宇航员的真实愿望,从登上飞船就倒头大睡,一觉醒来已到达目的地,这样的太空旅行岂不美哉!
②但是,怎样才能使宇航员在健康状态下长期熟睡?目前,ESA (欧洲航天局)就提出了一个从地球一路“睡到”火星的载人探测概念。那么,宇航员冬眠究竟有什么好处?又面临哪些困难呢?
③众所周知,深空探测飞行距离远,时间动辄数月甚至以年计,宇航员面临长期宇宙辐射、肌肉流失、旅途寂寞等身心健康问题,而飞行中的食品、饮水、氧气等大量的物资消耗也将显著增加任务成本,这些都是限制人类将足迹迈向深空的未解难题。
④近年来,科学家们发现,与其研究更先进的火箭和飞船,不如通过让宇航员冬眠,使上述难题“消于无形”。
⑤首先需要澄清的是,冬眠不是冷冻,只是通过适当降低体温,使宇航员的新陈代谢变得“迟钝”,这带来的第一个好处就是物资消耗减少。同时,冬眠的宇航员不需要太大的活动空间,整个航天器的体积和质量可以大幅度减小,辐射防护的技术难度显著降低,节约整个任务的能源消耗、成本投入。更重要的是,冬眠能够消除宇航员执行任务中的紧张感和孤独感,而且冬眠的宇航员几乎不会出现肌肉流失。
⑥ESA认为“可控的冬眠是载人太空飞行中一种改变游戏规则的技术”,并且成立了专门从事相关研究的“专题小组”,希望使其成为现实。日前,专题小组研究了将冬眠技术用于载人探测火星任务的可行方案,设计了初步的航天器冬眠居住模块草图。研究发现,通过宇航员冬眠,航天器的质量可以减少三分之一。
⑦根据ESA提出的方案,和有冬眠习性的动物类似,宇航员在进入冬眠前要先“增脂”以储存能量。之后通过服用一种特殊药物进入“麻木”的冬眠状态,随之舱室的亮度变暗、温度大幅度降低以将宇航员身体“冷却”。一般情况下,从地球到火星需要飞行180天左右,宇航员需要提前苏醒,度过至少21天的休养期。
⑧根据ESA公布的草图,整个冬眠居住模块为圆柱形,直径仅有5.9米,高度仅为5.33米,拥有生命保障、居住、储藏、工作等9个系统隔间,能够满足6名宇航员需求。如果不使用冬眠技术,整个居住模块的直径和高度要达到8-9米,体积达到前者的3倍。
⑨ESA希望能在未来20年实现载人冬眠火星探测。愿景虽好,但拦在路上的重重技术障碍却不可小觑(小看)
岂不美哉:
①ESA提出的方案中,宇航员冬眠用的是仿生学原理。
②宇航员在进入冬眠时,要先“增脂”之后再进行冷冻。