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標題: 歐洲太空總署為太空旅行做準備 [打印本頁]

作者: jiunn36 時間: 2019-12-6 02:01 AM 標題: 歐洲太空總署為太空旅行做準備

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　　要說打臉的速度﹐大概沒人比ESA(歐洲太空總署)快。今年6月﹐ESA發表一篇部落格文﹐潑了馬斯克的火星殖民計畫﹑NASA登陸火星計畫一盆冷水。ESA認為﹐前往火星的路上輻射太高了﹐現階段不可能把人類送上火星。但過了沒多久﹐ESA又出來放話﹐表示已有對策﹐不僅能讓太空人減少輻射吸收﹐甚至還能應付一串前往火星會遇到的問題。
　　看ESA的解決方法之前﹐讀者不妨先了解一下﹐到底在去火星的路上﹐會遇到什麼難題。
　　今年11月15日﹐澳航「日出計畫」第二次測試航班QF7879平安降落雪梨機場。之所以成為「日出計畫」是因為這趟航班是倫敦直飛雪梨航班﹐旅客將飛行19小時19分鐘﹐並會在飛機上看到兩次日出。這也是目前世界最長的直飛航線。
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　　如果說完成這條航線的旅客是「鐵屁股」﹐那完成這次火星之旅的太空人﹐應該就是「超合金屁股」﹐因為去火星的路﹐比這遠太多了。每經過26個月﹐就會出現一次到火星的最佳期﹐此時地球和火星之間會出現最短距離5,700萬公里。以目前的航太飛行器平均時速5.8萬公里來算﹐約需983小時﹐也就是大概40天能飛到火星。
　　聽起來不算多﹐因為這是直線飛行的距離﹐而不幸的是﹐我們的太空船不可能這樣筆直向火星奔去。目前從地球飛向火星的軌跡是稱為霍曼轉移軌道的橢圓繞日軌道。太空船需要經歷加速逃離地球引力﹑減速被火星擷取﹑最後繞火星減速飛行並最終著陸火星表面3個過程。
　　根據估算﹐旅程約需耗時260天﹐也就是8~9個月。
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　　目前太空人每次上國際太空站也只會待大概6個月﹐在太空待過最長時間的是太空人瓦列里·波利亞科夫﹐他在俄羅斯氣象站創下連續工作437天的紀錄。當然這無法比較﹐因為太空站的條件﹐比起去火星的旅程要好得多。
　　首先由於距離遠帶來的另一個問題﹐就是溝通。前往火星的路上﹐太空船和地球的通訊會延遲﹐根據NASA資料﹐延遲平均在20分鐘左右﹐且走得越遠﹐延遲也越高。這也就意味著﹐太空人每說一句話﹐需等40分鐘才能收到回應。
　　加州大學舊金山分校精神病學名譽教授尼克·卡納斯博士專門研究太空人執行工作時的心理表現﹐他表示﹕「和家人即時溝通﹐對太空人來說是非常難的事。如果將這個功能拿走﹐對太空人十分殘忍﹐並會對太空人的心理造成極大影響。」更重要的是﹐溝通延遲也意味著太空人面對生理和心理突發狀況時﹐將無法得到即時支援。這種遠在數千萬公里以外的孤立無援帶來的壓力﹐即便太空人的心理素質再強大﹐也很難受得了。
　　之前俄羅斯科學家也透過名為Mars 500的試驗﹐模擬密閉空間﹑通訊延遲對太空人的心理影響。科學家選擇6名世界不同國家的成年健康男性﹐並將他們「關」在模擬前往宇宙太空船的密閉空間長達520天。參與實驗的6名男性﹐與真正的太空人一樣﹐全部具備工程和軍事背景。他們待在密閉空間的520天中﹐也需要模擬進行太空實驗及例行維護。另外﹐在密閉空間﹐參與實驗的人將會全程體驗明暗循環隔絕﹑通訊延遲等。
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　　最終測試結果顯示﹐一名測試者大部分時間都是輕度至中度憂鬱狀態﹐兩名測試者的睡眠週期異常﹐還有一名長期失眠及莫名的身體疲憊。科學家還發現﹐這些消極的心理狀況會傳染。壓力指數最大的測試者及長期失眠的測試者﹐參與多人合作的工作時﹐多數會與其他測試者產生衝突﹐最終導致工作耗時變長﹐甚至失敗。
　　不僅如此﹐由於生理和心理因素造成睡眠品質下降﹐之後還會演變成嗜睡症及功能性睡眠喪失。不斷下降的睡眠品質與不斷上升的睡眠時間﹐讓整個團隊的氣氛昏昏欲睡﹐死氣沉沉。
　　大家都知道﹐去火星的路上一大殺手﹐就是太空輻射。脫離大氣層保護之後﹐太空輻射對人類的DNA﹑細胞和組織架構都有嚴重威脅。NASA其實一直在研究慢性放射暴露如何影響大腦功能。他們曾和加州大學歐文分校的Charles Limoli博士及團隊﹐將小鼠暴露於模擬宇宙輻射的帶電粒子下。結果他們發現老鼠大腦出現結構性變化﹐例如降低神經元分支架構的複雜性。此外﹐小鼠還表現出行為改變﹐包括記憶力減退﹑焦慮增加和執行功能減退等。
　　其實影響生理健康的還不只輻射﹐缺少重力也是一大問題。飄浮在空中看起來很好玩﹐但實際會導致肌肉萎縮和視覺感知改變等嚴重的生理問題。科學家湯瑪斯·威廉還認為﹐長期處於失重狀態﹐其實很容易引起腎結石﹐且還能引發一系列如尿路感染等問題。
　　1999年﹐放射科醫生Anna Bagenholm博士在挪威滑雪時不慎掉入冰凍的溪流。她被救出來時﹐已在冰裡泡了足足80分鐘。送到醫院後﹐她已沒有呼吸脈搏﹐體溫降到13.7°C﹐基本上宣告死亡。但當時醫生沒有放棄﹐而是將她接上體外維生系統﹐不斷為她供應溫暖的血液。最終在100多名醫護人員經歷9小時搶救後﹐把Anna Bagenholm成功救回來了。即便日後還是有腦損傷等後遺症﹐但Anna Bagenholm的搶救案例依舊視為醫學奇蹟﹐收錄至《刺胳針》期刊。
　　她的主治醫生﹑奧斯陸國家醫院教授Petter Andreas Steen博士認為﹐此醫學奇蹟之所以發生﹐與她之前在低溫下保持緩慢的新陳代謝﹐進入類似「冬眠」有密切的關係。其實數十年來﹐人們對「人類冬眠」的探索從未停止﹐無論是科學﹐還是電影。太空人進入睡眠艙倒頭大睡﹐一覺醒來到達目的地﹐這樣的劇情﹐相信很快就不只在電影可看到了。
　　為了避開太空人前往火星的路上遇到各種生理和心理問題﹐ESA正研究怎麼讓太空人進入「冬眠」狀態。儘管人不會真的冬眠﹐但是透過適當降低溫度﹐使人進入新陳代謝更遲緩的「昏迷」狀態﹐確實有許多好處。
　　根據 ESA資料﹐進入休眠狀態後﹐新陳代謝率約降低四分之三﹐研究表明﹐太空輻射對生理的影響都大大降低。另外在這種長期保持平靜的狀態下﹐心理健康也不容易因孤獨和空間封閉被影響。更實際的是﹐太空人吃得少﹐需要帶的食物也變少了﹐太空船還能飛快一點。
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　　根據ESA發表的方案﹐太空人需要模擬動物冬眠前的準備期﹐先「管住腿﹐張開嘴」﹐增加體內脂肪含量以儲存能量﹐然後再用特殊的藥物進入深層睡眠狀態。這種狀態會持續180天左右﹐並在前後設立適應期。
　　ESA並非說說而已﹐甚至已設計出專門的冬眠艙﹐並公布草圖。冬眠艙分為6人和4人兩種艙型。6人艙為直徑5.9公尺﹑高5.3公尺的圓柱體﹐分為生命保障﹑居住﹑儲藏﹑工作等9個系統隔間。ESA還表示﹐會為太空人配備AI管家﹐幫助太空人冬眠時監測太空船。
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　　當然﹐ESA面前的困難還有很多﹐包括如何保障冬眠技術絕對安全﹑如何讓太空人長期睡眠後身心都能迅速適應環境並投入工作﹑如何確保AI能在人類「缺席」時接管所有工作等﹐這些都需要經過漫長試驗驗證。但ESA似乎對此技術有相當大的決心﹐表示﹕「我們研究了如何讓太空人團隊進入冬眠狀態﹑在緊急情況下該怎麼辦﹑如何處理人身安全及冬眠會對團隊心理產生什麼影響﹐最後﹐我們建立了睡眠艙初步草稿﹐相信在20年內﹐就能讓人類登陸火星。」。

作者: conductor57 時間: 2019-12-6 09:27 PM

聽起來還是充滿挑戰~最起碼對一般人是不可能承受的。我們還是要好好愛惜唯一的地球

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