為什麼低溫睡眠可以在火星旅行中發揮重要作用?

幾十年來,低溫睡眠在科幻電影和書籍中經常出現的一個情節設定。這是一個簡單的方法來解釋主人公如何能夠在前往遙遠星系的漫長太空飛行中保持生命。但NASA現在正在把曾經的虛構變成現實,因為他們準備返回月球並展望將宇航員送往火星

為什麼低溫睡眠可以在火星旅行中發揮重要作用?

火星之旅並不像公路旅行去看奶奶那麼簡單。它不像跳上一輛車開到一個靜態的目的地,距離總是一樣的。去火星旅行需要進行更多的計劃,因為地球和火星之間的距離會因為它們圍繞太陽的軌道而不斷變化。它最近的距離是3480萬英里,但當兩者在太陽的兩邊時它可能遠達2.5億英里。平均而言,這兩顆行星相距約1.4億英里。根據NASA的數據,去火星的單程旅行大概需要9個月時間,而往返的旅程大概需要21個月。同樣,這也不像跳上一輛汽車。一旦到達那裡,宇航員將需要停留三個月以使軌道正確排列並開始返回旅程。

將近兩年的時間可能看起來並不長,但對任何飛船乘員的後勤要求在規劃太空任務時跟宇航員的整體健康一樣重要。

深度空間的深凍睡眠

如果乘員在整個任務期間保持清醒,那麼NASA將需要為飛船上的每個船員準備兩年的食物和水。將他們在這段時間內的大部分時間置於一種懸浮的動畫狀態將大大減少他們的食物攝入量,另外還能允許飛船的體積縮小1/3從而減少儲存所有食物的貨物空間。縮小飛船的尺寸還意味着到達紅色星球所需的燃料數量的減少,這反過來又大大降低了任務的總體成本。簡單的後勤問題是將乘員放在冰上的主要原因。此外,長期暴露於輻射和被關在狹小空間里的宇航員的心理健康也是低溫睡眠計劃的因素。

低溫技術的工作原理則是將身體保存在深度冷凍的狀態下。據Inverse報道,一種用於身體的防凍劑取代了每個細胞內的水,然後被冷卻到華氏零下220度。防凍劑漿液可以防止細胞變成冰和發生爆炸,無論需要多長時間都能使身體處於懸浮停滯狀態。但這個過程存在一些障礙,其中最重要的是它還沒有被完善。另外,這個過程也有來自道德和法律方面的制約。比如在宣布一個人在法律上死亡之前,不能對其進行低溫冷凍。

冬眠的熊和狐猴可能掌握着太空探索的秘密

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NASA一直在研究熊和狐猴是如何冬眠的,並希望藉此能讓宇航員進入類似的低溫冬眠狀態且沒有所有相關風險和法律問題。熊和人類有着相似的身體質量,前者可以通過降低核心體溫來關閉身體,只需幾度而不是低溫冷凍所需的幾百度。根據熊的研究人員Heiko Jansen的說法,他們的心率會大大降低,但他們不會遇到心血管問題。它們也不會失去任何骨密度或肌肉質量,而人類如果長期卧床則會失去大量的肌肉質量。此外,長期暴露在太空的失重狀態下也會對骨密度和肌肉生長產生不利影響,因為沒有重力讓肌肉工作。

研究鼠狐猴的科學家發現microRNAs是特定身體功能的開關。一些保持開啟狀態以保護動物,而另一些則關閉以節省身體內的能量。如一些microRNAs抵禦肌肉萎縮,而另一些能阻止細胞生長甚至死亡,還有一些則能自動切換身體使用的燃料類型。

如果這些基因特徵可以被理解和複製,那麼它們有朝一日將可以幫助宇航員進一步冒險進入太空。

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