
首批前往火星的太空人或許會在長達180天的旅程中全程處於睡眠狀態。在NASA委託SpaceWorks進行的一項關於人體休眠狀態的研究中,航空工程師發現,讓太空人在整個旅程中處於休眠狀態的益處可能數不勝數。由於無需生活空間和廚房設施,載人飛船可以更輕更小。由於所有人都處於類似冬眠的狀態,新陳代謝率降低,未來的火星任務可以將食物和水等消耗品的消耗量減少高達70%。此外,太空人處於休眠狀態還能減少漫長旅程中的枯燥乏味,並降低在人類完成登陸這顆紅色星球這一「小小一步,卻意義重大」的壯舉之前出現人際衝突的可能性。
這聽起來幾乎完美無缺,但在我們真正透過睡眠的方式將太空人送上火星之前,還需要大量的時間和研究。 SpaceWorks公司正在研究的技術是一種治療性低溫療法,它能將太空人的體溫降低5到10華氏度,從而降低他們的新陳代謝,使他們進入一種類似冬眠的狀態。 「只需一點改變就能讓身體開始減緩運轉,」SpaceWorks Enterprises公司總裁約翰·布拉德福德說。
儘管治療性低溫療法涉及低溫環境,但它在醫學界仍是一個熱門話題,目前已有大量研究發表,相關試驗也在進行中,所有這些研究都旨在提高創傷患者在手術台上的康復幾率。布拉德福德表示,SpaceWorks公司一直密切關注著醫學界的這些研究,他們認為,一旦解決了星際飛行中一些相關的醫學問題,治療性低溫療法就可以安全地應用於星際飛行。
利用治療性低溫療法維持人體靜止狀態面臨的最大問題之一,在於目前該方法僅在重傷患者身上進行測試。 「沒有人對健康人進行過這種試驗,」布拉德福德說道,這使得我們很難確定該方法對處於最佳狀態的太空人可能帶來的益處或問題。不僅如此,目前最長的治療性低溫療法醫學試驗也只持續了14天,而單程火星任務至少需要180天。
治療性低溫療法還面臨其他一些醫學問題:
- 認知功能-昏迷六個月會對人腦造成什麼樣的影響?恢復需要多長時間? 「是幾個小時,還是幾天?」布拉德福德說道,並補充說:「我們想評估一下你恢復認知能力後的表現。」幾個月的恢復期顯然是個問題。布拉德福德表示,初步的案例研究結果顯示,一些接受治療性低溫療法的患者在術後認知能力甚至比術前更好。不過,這些患者在術前都遭受了嚴重的損傷,因此很難預測太空人的反應。
- 肌肉萎縮和骨質流失-對於清醒的太空人來說,保持體形已經十分困難。而如果再加上完全靜止的失重環境,肌肉萎縮和骨質流失的風險就會大大增加。為了應對這些生理影響,布拉德福德表示,處於休眠狀態的太空人將接受藥物治療以對抗骨質流失,並透過微弱的電脈衝刺激肌肉,進行「電刺激運動」。布拉德福德說:“我們可以想像,他們會持續接受這種鍛煉。”
- 顱內壓-長期太空飛行計畫面臨的諸多挑戰中,最令人費解的莫過於顱內壓對太空人的影響。研究人員發現,在失重狀態下,體液會向上半身移動,導致顱內壓升高,進而影響視力。布拉德福德表示,一些醫學研究發現,在地球上,誘導性低溫療法可以降低顱內壓,這讓他相信,低溫療法也可能對太空人產生有益的影響。
- 輻射-輻射暴露是長途太空飛行的一大挑戰,但布拉德福德希望利用低溫休眠技術能降低這種風險。 SpaceWorks公司對該方法的概述指出:「動物實驗表明,在休眠狀態下,癌性腫瘤的生長和輻射的影響會顯著減少和減緩(與代謝率降低的效果相當)。」此外,由於質量的減少(無需生活艙室、減少食物等),理論上,使用休眠技術的運輸飛船可以進行更嚴密的輻射防護,而大型飛船則無法做到這一點。
布拉德福德表示,下一階段的研究將包括對動物進行長期試驗,然後是人體試驗,最終目標是在太空——很可能是在國際太空站——進行載人試驗。他樂觀地認為,隨著治療性低溫療法的醫學試驗不斷推進,在任何火星計畫啟動之前,就能找到適用於火星任務的可行解決方案。 「太空應用只是其中的一部分。我們不會開發某種小眾技術,而是利用現有技術,」布拉德福德說。
順便提一下,與許多科幻小說情節中太空人所在的太空艙發生故障並在太空中漂浮數百年不同,如果火星任務中使用休眠技術時發生故障,休眠系統會自動關閉,喚醒太空人並允許他們進行必要的維修。