星際旅行的新思路

中國(guó)科技智庫(kù) 司 金

從登上飛船就倒頭大睡，一覺(jué)醒來(lái)已到達(dá)目的地，太空旅行就像乘坐高鐵軟臥那樣“夕發(fā)朝至”，豈不美哉!

但是，怎樣才能使宇航員在健康狀態(tài)下長(zhǎng)期熟睡呢？如果人類能像熊一樣冬眠幾個(gè)月，這一問(wèn)題就迎刃而解了。事實(shí)上，美國(guó)國(guó)家航空航天局、歐洲航天局都在研究控制宇航員“冬眠”的載人深空探測(cè)技術(shù)。

眾所周知，深空探測(cè)飛行距離遠(yuǎn)，動(dòng)輒數(shù)月甚至以年計(jì)，宇航員面臨長(zhǎng)期宇宙輻射、肌肉流失、旅途寂寞等身心健康問(wèn)題，而飛行中的食品、飲水、氧氣等大量的物資消耗也將顯著增加任務(wù)成本。這些都是限制人類邁向深空的未解難題。

近年來(lái)，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，與其研究更先進(jìn)的火箭和飛船，不如通過(guò)讓宇航員冬眠，使上述難題“消于無(wú)形”。首先需要澄清，冬眠不是冷凍，只是通過(guò)適當(dāng)降低體溫，使宇航員的新陳代謝變得“遲鈍”。

科學(xué)家認(rèn)為，冬眠能力最先出現(xiàn)在第一代遠(yuǎn)祖哺乳動(dòng)物——一種生活在6500 萬(wàn)年前的毛茸茸的樹棲動(dòng)物身上，并最終傳遞給包括人類在內(nèi)的絕大多數(shù)現(xiàn)代哺乳動(dòng)物。如果這一設(shè)想是正確的，那么，冬眠的秘密可能潛伏在人類的基因組里。

美國(guó)杜克大學(xué)研究冬眠現(xiàn)象的生物學(xué)家安妮·瑤德說(shuō)：“這聽起來(lái)像科幻小說(shuō)中才有的情節(jié)，但其中包含了絕對(duì)的生物學(xué)真理。我們運(yùn)用了各種比較基因組學(xué)方法及其他手段來(lái)理解動(dòng)物具有的這種普遍性。本領(lǐng)域幾乎所有科研人員都認(rèn)為，冬眠能力來(lái)自哺乳動(dòng)物的先祖，只不過(guò)，現(xiàn)在大多數(shù)哺乳動(dòng)物喪失了這種能力，或者只是沒(méi)使用它。”

歐洲航天局認(rèn)為“可控的冬眠是載人太空飛行中一種改變游戲規(guī)則的技術(shù)”，并且成立了專門從事相關(guān)研究的專題小組，希望使其成為現(xiàn)實(shí)。日前，專題小組研究了將冬眠技術(shù)用于載人探測(cè)火星任務(wù)的可行方案，設(shè)計(jì)了初步的航天器冬眠居住模塊草圖。研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)宇航員冬眠，航天器的質(zhì)量可以減少三分之一。和有冬眠習(xí)性的動(dòng)物類似，宇航員在進(jìn)入冬眠前要先“增脂”以儲(chǔ)存能量。之后通過(guò)服用一種特殊藥物進(jìn)入“麻木”的冬眠狀態(tài)，隨之艙室的亮度變暗，溫度大幅度降低以將宇航員身體“冷卻”。一般情況下，從地球到火星需要飛行180 天左右，宇航員需要提前蘇醒，度過(guò)至少21天的休養(yǎng)期。

整個(gè)冬眠居住模塊為圓柱形，直徑僅有5.9米，高度僅為5.33米，擁有生命保障、居住、儲(chǔ)藏、工作等9 個(gè)系統(tǒng)隔間，能夠滿足6 名宇航員的需求。如果不使用冬眠技術(shù)，整個(gè)居住模塊的直徑和高度要達(dá)到8 米～9 米，體積達(dá)到前者的3倍。

科學(xué)家希望能在未來(lái)20 年實(shí)現(xiàn)載人冬眠火星探測(cè)。愿景雖好，但攔在路上的重重技術(shù)障礙卻不可小覷。宇航員冬眠一個(gè)月、半年甚至一年后在太空中的某個(gè)地方醒來(lái)，肯定會(huì)感到陌生、震驚和恐懼，心理影響需要消除。更關(guān)鍵的是，怎樣保證冬眠技術(shù)的安全性？既要絕對(duì)保證宇航員準(zhǔn)時(shí)醒來(lái)，又要防止冬眠對(duì)宇航員身體造成嚴(yán)重?fù)p傷。熊在冬眠時(shí)能夠回收尿液和蛋白質(zhì)，有的動(dòng)物具備恒溫喚醒功能，可以根據(jù)周圍環(huán)境溫度和心率周期來(lái)中斷它們的冬眠狀態(tài)。人類并沒(méi)有自然冬眠習(xí)性，如何解決這些問(wèn)題還不得而知。

同時(shí)，假如所有宇航員都將在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)喪失行動(dòng)能力，整個(gè)任務(wù)只能依靠航天器自主運(yùn)行。在宇航員蘇醒前，航天器要保障自身絕對(duì)安全，這需要人工智能等新興技術(shù)的深度嵌入，解決航天器自主故障檢測(cè)、隔離、恢復(fù)等難題。