在目前的月球表面上,唯一在運行的人造物體是我國的嫦娥四号着陸器,以及能在月球表面上行駛的玉兔二号,它們在月球背面上已經正常運行了将近3年的時間。
在我國的嫦娥五号成功在月球上采樣返回地球之後,我們又有了更宏大的目标,那就是把人送上月球。我國航天人正在全力攻克載人登月技術難關,預計在2030年之前,我們就有望踏上月球表面。
與此同時,美國宇航局(NASA)也在打算重返月球。50多年前,NASA的阿波羅登月計劃把12位宇航員送上了月球。這一次,NASA的阿爾忒彌斯計劃又計劃在2024年左右把人送上月球,其中将會包括第一位登月的女宇航員。
月球在38萬公裡之外,太空飛船從地球飛到月球需要大約三天的時間。再加上在月球上的停留時間和返回時間,一次載人登月任務的持續時間至少要超過一周,這對于訓練有素的宇航員而言不是問題。
考慮到月球上有豐富的礦産資源,以及人類夢寐以求的完美可控核聚變燃料——氦-3,未來人類将會在月球上建造永久基地,宇航員将需要長期生活在月球上,時間可能長達數月甚至更久。
如果人類未來還要飛向更加遙遠的火星,其距離至少為5500萬公裡,宇航員将需要在太空飛行長達半年才能到達火星。到了那裡之後,宇航員也不能馬上回來,因為火星與地球的相對位置在不斷變化,隻有等到兩年後的下一個時間窗口,宇航員才有機會返回地球。
人類隻在400公裡高的近地太空中長時間待過,如果未來要長時間生活在月球或者火星等外星世界上,長期與地球上的人分離,這會對宇航員造成什麼影響呢?
對此,美俄開展了“天狼星計劃”,在地球上模拟長期的太空飛行任務,觀察“宇航員”在任務中的生理和心理變化。在天狼星-19的任務中,三位女性與三位男性與世隔絕,開展了為期122天的模拟載人登月任務。
天狼星-19乘組包括航天工程師、精神病學家、飛行工程師、上過太空的宇航員,年齡在30至55歲之間。他們進入專門建造的試驗艙中,與外界隔絕開來。整個模拟盡可能按照真實的登月流程進行。
六位“宇航員”先是乘坐“飛船”飛向月球,這個過程耗費了幾天的時間。飛船進入月球軌道,繞月飛行,宇航員仔細觀測月表,選擇登陸地點。接着,四位宇航員乘坐登月艙登陸月表,另外兩位宇航員留在軌道艙上,繼續繞月飛行。登陸月球後,宇航員走下登月艙,踏上月球表面,在月球上開展一系列科學實驗。
在此期間,宇航員一直待在封閉艙中,不能與外界有直接往來。每30天,就有一架運送物資的無人太空飛船到達月球軌道,給宇航員帶來補給。宇航員可以與地球上進行通信,但在時間上有延時。在模拟期間,參與者将會進行79項心理和生理實驗。
根據《生理學前沿》(Frontiers in Physiology)雜志刊載的一項新研究[1],參與者的情況讓人擔憂。一開始的幾天,飛行乘組的士氣很高,與飛行控制中心保持密切通信。然而,随着太空飛船的遠去,通信漸漸有了延遲,情況出現了變化。
宇航員慢慢地減少與飛控中心的通信,無論是次數,還是時長,都有了明顯的減少。通信延遲導緻通信變得困難,這讓宇航員“脫離”任務控制,更多地自主開展飛行任務。
科學家還發現,男性和女性在溝通方式上存在一些差異。女性更多地表現出喜悅和悲傷的情緒,相比之下,男性在讨論新問題時更容易表現出憤怒的情緒。
但随着飛行任務臨近尾聲,上述的脫離現象得到了緩和,宇航員的情緒變得更加積極一些,與飛控中心的通信也多了起來。但相對而言還是很少,通信頻率和時長僅為任務之初的十分之一。
由此可見,如果未來人類要前往月球和火星,開展長期的太空任務,宇航員的身心健康需要密切關注。長時間與地球分離,無疑會對宇航員的身心健康造成不小的影響。
這樣的模拟實驗還在繼續,天狼星-21任務已于本月開始進行,新一批三男三女飛行乘組參與此次任務。這一次持續時間延長一倍,達到了8個月。六位參與者在經曆大約240天的與世隔絕生活後,最終又會變得怎樣,讓我們拭目以待。
參考文獻
[1] Natalia Supolkina, Anna Yusupova, Dmitry ShvedExterna, et al. Communication of Autonomous Crews Under Simulation of Interplanetary Missions, Frontiers in Physiology, 2021, DOI: 10.3389/fphys.2021.751170.
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