太空旅行中的休眠:科学家们仍然需要了解什么

人类冬眠或许是前往火星(及更远深处)的绝佳方式,但仍有一些重大问题悬而未决。
太空旅行中的悬浮休眠:科学家仍需学习的内容,《普罗米修斯/二十世纪福克斯》

第一批前往火星的宇航员可能会在 沉睡中 度过整个 180 天的旅程。在 NASA 委托的 人类休眠研究 中,SpaceWorks 的航空航天工程师发现,让船员在旅途中进入悬浮休眠可以带来无数好处。无需生活空间或厨房设施,运送船员的飞船可以更轻便、更小巧。由于每个人都处于冬眠状态,新陈代谢率降低,未来的任务可以将食物和水等消耗品减少高达 70%。此外,处于昏迷状态的船员还可以减少枯燥的旅途和 人际冲突 的可能性,从而让人类能够完成迈向红色星球的“小步/大飞跃”。

这听起来几乎完美无缺,但我们在让宇航员通过睡眠之旅前往火星之前,仍有大量的时间和研究需要进行。SpaceWorks 正在研究的技术是一种治疗性低温疗法,可以将宇航员的体温降低 5 到 10 华氏度,降低他们的代谢率,让他们进入一种冬眠状态。“让身体开始减速不需要太多,”SpaceWorks Enterprises 的总裁 John Bradford 说。

尽管涉及寒冷的温度,治疗性低温疗法在医学界仍是一个热门话题,有大量的 已发表研究正在进行的试验,所有这些都在试图为创伤患者在手术台上争取更高的恢复机会。Bradford 说,SpaceWorks 一直密切关注医学界的最新研究,并认为一旦某些与此类活动相关的医学问题得到研究和解决,治疗性低温疗法就可以安全地用于星际飞行。

利用治疗性低温疗法进行人类休眠面临的最大问题之一在于,该方法仅在严重受伤者身上进行过测试。“没有人对健康人做过这个,”Bradford 说,这使得很难确定该方法对身体状况良好的宇航员会带来哪些好处或问题。不仅如此,治疗性低温疗法的最长医疗试验也只持续了 14 天,而单程前往火星的旅程至少需要 180 天。

治疗性低温疗法面临的一些其他医学问题

  • 认知功能——六个月的昏迷将如何影响人脑,恢复需要多长时间?“是几个小时,还是几天?”Bradford 说,并补充道:“我们想衡量你到达目的地后的表现如何。” 如果恢复时间长达数月,那显然会是问题。Bradford 说,初步的病例研究结果显示,一些接受过治疗性低温疗法的患者在手术后认知能力比手术前更好。但话说回来,手术前,这些患者都曾受过重伤,所以很难说宇航员会有什么反应。
  • 肌肉萎缩和骨质流失——对于清醒的宇航员和宇航员来说,保持体形已经够难了。但再加上失重环境下的完全卧床不动,肌肉萎缩和骨质流失的威胁会变得更加严重。为了对抗生理影响,Bradford 说,处于休眠状态的宇航员将接受药物治疗以对抗骨质流失,他们的肌肉将通过小型电脉冲进行电刺激锻炼。“我们可以想象,你一直在以这种方式锻炼,”Bradford 说。
  • 颅内压力——长期太空飞行项目面临的一个更具神秘性的挑战是颅内压力对宇航员的影响。研究人员注意到,在没有重力的情况下,身体内的液体会倾向于流向上半身,增加颅内压力,影响视力。Bradford 说,一些医学研究发现,诱导低温疗法可以在地球上的情况下降低颅内压力,这让他希望它能对宇航员产生积极影响。
  • 辐射——暴露在辐射下是 长距离太空飞行的巨大挑战,但 Bradford 希望通过低温休眠可以降低风险。SpaceWorks 的一项拟议方法摘要说:“动物试验表明,在(与新陈代谢率降低相当的)停滞状态下,癌细胞生长和辐射效应会显著降低和减缓。” 此外,质量节省(无需居住舱,食物减少等)意味着使用休眠的运输飞船在理论上可以进行重装甲防护,以抵御辐射,这是大型飞船无法做到的。

Bradford 说,下一阶段的研究将包括对动物进行长期测试,然后是对人类进行测试,最终是在太空中的人类——很可能是在国际空间站。他乐观地认为,随着对治疗性低温疗法的持续医学测试,在任何火星项目启动之前,将会有可行的火星任务解决方案。“太空应用只是其中一部分。我们不是在开发某种小众技术,而是在利用现有技术,”Bradford 说。

而且,记录在案的是,与许多科幻情节不同,当出现问题导致宇航员的太空舱 在太空中漂流数个世纪 时,如果使用休眠的火星任务出现问题,休眠系统将自动关闭,唤醒船员并让他们进行必要的维修。

 

更多优惠、评测和购买指南

 
© .