眾所周知,相比于地球,火星可謂環(huán)境惡劣?;鹦鞘且粋€(gè)“沙漠行星”,上面充滿二氧化碳,大氣密度低,冬季氣溫極低,并且重力只有地球的38%。所以,人類要在火星上生活幾乎是不可能的事。但科學(xué)家卻秉持樂觀態(tài)度,他們認(rèn)為只要準(zhǔn)備好,一切都不是問題。近日,美國(guó)宇航局公布了模擬火星棲息地的計(jì)劃,選派4名志愿者進(jìn)入位于休斯敦約翰遜航天中心的棲息地,在那里接受預(yù)期的各種訓(xùn)練。
1.3D打印****的“移民火星”試驗(yàn)場(chǎng)
事實(shí)上,這是美國(guó)宇航局規(guī)劃的3個(gè)模擬棲息地中的第一個(gè)計(jì)劃,第二個(gè)計(jì)劃預(yù)計(jì)于2025年執(zhí)行,第三計(jì)劃于2026年執(zhí)行。
此次4名志愿者進(jìn)入的火星模擬棲息地被稱為火星沙丘阿爾法,它在休斯敦約翰遜航天中心完成建造。這是一個(gè)3D打印的約158平米的棲息地,模擬了人類在火星上生活和工作的環(huán)境。它雖然面積很小,但配備了4個(gè)小臥室、2個(gè)浴室、1個(gè)廚房、1個(gè)醫(yī)療室、1個(gè)健身室和1個(gè)33平米工作專用區(qū)域,有1臺(tái)機(jī)器人站在工作專用區(qū)域里。
基地還專門配備了一個(gè)用來種菜的垂直農(nóng)場(chǎng),志愿者們可以在里面種植西紅柿、綠葉蔬菜等,美國(guó)宇航局也可以評(píng)估其在火星上種植作物計(jì)劃的可行性。
棲息地外面是一個(gè)110多平米的“沙箱”,它模仿了火星上塵土飛揚(yáng)的紅色沙地。沙地上散布著各種儀器,4位志愿者可以在這里體驗(yàn)火星表面行走活動(dòng)。當(dāng)然,他們也可以穿戴虛擬現(xiàn)實(shí)耳機(jī)在跑步機(jī)上行走,以此來模擬火星探索。
研究人員希望利用火星沙丘阿爾法基地,更好地了解航天員前往火星生活時(shí)可能遇到的問題。他們還將監(jiān)測(cè)志愿者們的身體和精神健康狀況,以便未來做更深入的研究。此外,研究人員還會(huì)測(cè)試志愿者們?cè)诰o張情況下的反應(yīng)——比如在限制供水或設(shè)備故障發(fā)生的時(shí)候。
2.女性或?yàn)?/strong>前往火星的首選
美國(guó)宇航局從4000名候選申請(qǐng)人中選定了4名志愿者,包括兩名科學(xué)家、一名工程師和一名醫(yī)生,他們的年齡分別在30~55歲之間。他們都是美國(guó)公民,都擁有STEM(科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué))領(lǐng)域之一的碩士學(xué)位,但都沒有接受過航天員培訓(xùn)。
4名志愿者中包含兩名女性,為什么會(huì)選擇女性參與呢?目前還沒有來自美國(guó)官方的解釋。或許是因?yàn)槲磥頊?zhǔn)備飛往火星的航天員隊(duì)伍也是這種搭配吧,或許是因?yàn)槟信钆淇梢詼p輕志愿者們的心理壓力和孤獨(dú)感,畢竟他們被封在那里待上378天。
另一方面,從科學(xué)角度看,人類去往火星的單程飛行至少需要7個(gè)月時(shí)間,有專家認(rèn)為,女性比男性更適合這種遠(yuǎn)程飛行。早在20世紀(jì)50年代末,美國(guó)宇航局生命科學(xué)特別委員會(huì)的高級(jí)管理層就曾表示,女性在有些方面都優(yōu)于男性航天員。女性比男性體型小、體重輕,在太空飛行中,每公斤重量都很重要。此外,女性需要的氧氣和食物更少,這也有助于減少進(jìn)入太空的貨物重量,并節(jié)省資源。
還有研究表明,女性生殖系統(tǒng)比男性生殖系統(tǒng)更能抵御輻射,并且女性患心臟病的可能性較小。因此,女性更有可能健康地回到地球上。
圖1 機(jī)組成員安卡·塞拉留、羅斯·布羅克韋爾、凱利·哈斯頓和內(nèi)森·瓊斯
圖2 NASA創(chuàng)建的模擬的火星棲息地(火星沙丘α)
圖3利用跑步機(jī)和虛擬現(xiàn)實(shí)耳機(jī),模擬在火星表面行走。
3.模擬實(shí)驗(yàn)挑戰(zhàn)重重
踏上火星表面是人類歷史上最冒險(xiǎn)的星際旅行,也是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn),這將使50多年前美國(guó)航天員阿姆斯特朗登陸月球相形見絀。
為了探索人類在火星環(huán)境中如何生存,4位志愿者需要開展太空行走、機(jī)器人操作、棲息地維護(hù)、個(gè)人衛(wèi)生清潔、農(nóng)作物種植等工作。在此期間,他們將體驗(yàn)各種火星生存挑戰(zhàn)。首先是孤獨(dú)感和通信延遲,即使與外界通訊也會(huì)出現(xiàn)幾乎半個(gè)小時(shí)的延遲。
其次是食物方面的挑戰(zhàn),4名志愿者進(jìn)入棲息地后只能獲得一批保質(zhì)期較長(zhǎng)的食物,例如奶酪粉、餅干和罐頭等,此外棲息地里還有充足的農(nóng)作物種子。志愿者只能以吃冷凍干食為主,這樣供應(yīng)的目的就是讓志愿者在棲息地內(nèi)靠種植獲取新鮮食物,但志愿者在種植蔬菜和解決個(gè)人衛(wèi)生問題時(shí),必須面對(duì)水資源有限的難題。
另外生活在棲息地里,志愿者需要接受外界的監(jiān)測(cè),每個(gè)人身上都帶有運(yùn)動(dòng)跟蹤器,棲息地內(nèi)的許多角落都安裝了攝像頭,志愿者在里面的一舉一動(dòng)都會(huì)被外界的觀測(cè)人員看到。他們盡管在棲息地內(nèi)是自由活動(dòng)的,但實(shí)際上已經(jīng)喪失了很多人身自由。2005年,俄羅斯曾進(jìn)行過模擬火星載人飛行的封閉和狹小的空間生存實(shí)驗(yàn),6名志愿者參加了持續(xù)500天的實(shí)驗(yàn),長(zhǎng)期沒有隱私且無聊的生活導(dǎo)致他們的情緒變得十分敏感。
最后,為了在模擬過程中獲得準(zhǔn)確數(shù)據(jù),棲息地將盡可能接近火星環(huán)境。棲息地外的工程師們會(huì)為志愿者設(shè)計(jì)一些突發(fā)事件,進(jìn)而考驗(yàn)志愿者的應(yīng)對(duì)能力和表現(xiàn),比如當(dāng)火星發(fā)生沙塵暴時(shí)怎么辦?棲息地的太陽能電池板被大量沙塵遮擋,導(dǎo)致供電系統(tǒng)故障怎么辦?
總而言之,地球人體驗(yàn)外星生活著實(shí)不易,人類要進(jìn)行星際探索,還有許多挑戰(zhàn)性問題有待克服。