出征“火星之旅”

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2010年6月3日下午,一艘“火星飞船”出发了。虽然它没有离开地球,但执行的却是货真价实的“火星任务”

火星离我们好远

只要有充足的资金,实现人类登陆火星的梦想,从航天技术上来说已经没有克服不了的困难。不过,需要解决的一个重要问题,是怎样挑选出最优秀的宇航员,并让他们从心理和生理上都做好登陆的充分准备。火星与地球的最近距离约为5600万千米,最远距离则超过4亿千米,实际的距离取决于它们在各自轨道上的位置。一般情况下,去一趟火星,往返至少得一年半时间。在这500多天的时间里,宇航员将在完全封闭的狭小环境中过着极其单调的生活:终日不见阳光,每天看到5张同样的脸,又不能和地球上的亲人、朋友接触,还要承受长期的工作压力。如果不能在执行火星任务前,对宇航员在长期与世隔绝状态下面临的心理、生理困境有充分的了解与研究,人类的首次火星之旅很可能将以失败而告终。

2010年6月3日下午,俄罗斯在莫斯科生物与医学研究所内,开始了为期520天的封闭试验。这是代号为“火星500”实验的第三阶段,此前已进行过为期14天和105天的两次封闭试验。第三阶段试验也是人类历史上首次模拟往返火星全过程的试验。前250天代表从地球飞往火星的旅程,中间30天模拟在火星表面工作,最后240天则用于从火星返回地球。在长达520天的试验中,来自俄罗斯、意大利、法国和中国的6名志愿者,将住在由5个密封金属舱组成的,总面积只有约92.9平方米的模拟航天器内。他们将接受严格的生活管理:8小时睡觉,8小时工作,8小时休息。不能抽烟、喝酒,也不能使用手机和互联网。他们必须有最优秀的心理素质和坚强的毅力,才能克服因长期被封闭隔离而带来的诸如孤独、单调、甚至是患上“幽闭恐惧症”等问题。

与世隔绝的“飞船”

除了不能模拟失重状态,本次试验几乎是一次完全真实的飞向火星的太空之旅。由6名志愿者组成的乘组,他们各自有擅长的专业领域,分别担任指令长、随船工程师、乘组医生、登陆飞船驾驶员、医生和火星表面作业专家等。整个“火星飞船”由生活舱、医疗舱、公共活动舱、火星着陆舱模拟器、轻型充气火星表面模拟舱等五个部分组成,总空间550立方米。前三个舱内保持与地面相同的正常大气压力。在舱内,志愿者穿的是普通工作服,但需要时也会穿上具备一定功能的航天服。

实验所需的水、食品、药品等物资一次性携带进舱,试验期间不进行任何补给。医疗舱内除储存有药品外,还有部分医疗器械,具备进行简单手术的条件,紧急情况下的医学救助将通过远程控制技术实现。当然,如果“飞船”内有人病了,不管是心理还是生理的,当乘组内的临床医生无法解决时,这个人的封闭试验会被及时中止。

试验期间,整个“飞船”完全由“宇航员”自主控制。他们与外界的唯一联系,就是与模拟的地面控制人员接触。但他们发送的每一句话至少要在20分钟后控制中心才能收到,而该中心回复的信息也需要20分钟才能反馈给他们。这样做是为了尽可能真实地模拟太空飞行环境。“宇航员”不能与家人打电话更不可能视频聊天,只能通过电子邮件联系,而他们与地面控制中心之间的局域网,也将会有20分钟的延迟。

他来自中国

你可能已经注意到,参加试验的6名志愿者来自4个不同的国家。因为科学家相信,未来的火星之旅不会只有俄罗斯或美国的宇航员,成员的多样性是实验成功的关键。中国航天员科研训练中心的助理教员王跃,是参加本次试验的唯一中国志愿者。

2009年11月,他先参加了国内的身体和心理选拔,然后随第一批候选者到俄罗斯,和其他国家的候选人一起吃住、生活,经受又一轮的生理、心理选拔。身体选拔的要求非常细致,例如,为了查明脊椎的每一节脊椎骨是否有骨质增生、偏移,就对脊椎作了一节一节的X光检查。在心理检查方面,做了非常多的调查问卷和测试,包括精神反应能力、认知能力、心理相容性等非常多的内容。最后,还要根据你对各种仪器和各项实验操作的熟练程度,各组成员之间的融洽性,以及交流能力、心理承受能力、俄语和英语的熟练程度,再做出最后选择。真可谓千锤百炼。但王跃认为,他所经历的选拔远远不能和航天员的选拔相比。

试验期间,志愿者将完成106项科学实验。其中包括中国航天员科研训练中心提供的3项实验:长期密闭环境下的中医辨证研究、生物节律及氧化应激研究、不同文化对个体非言语交流的影响研究。其中,中医辨证研究将利用中医的望、闻、问、切等手段,对长期密闭环境下人体的功能和生命活动规律进行探索。如果该项实验获得成功,中国特有的医学技术将可能应用于人类未来的星际航行。

自己种蔬菜

试验的时间这么长,环境完全封闭,因此,对所携带的食品的要求非常高。首先,必须满足保质期两年以上。除了保证营养,还要求其外观诱人。他们储备的主要是罐头食品和复水食品,这些食品主要由德国提供,其中有航天食品,也有民用产品。中国也提供了7种配餐食品让“宇航员”换换口味。根据自己的嗜好,“宇航员”也可以带一点小调味品,但试验需要获取他们在生理、心理等方面的大量的数据和信息,因此对自带食品也有严格限制。

520天吃不到新鲜蔬菜,这日子可不好过。为此,他们将在舱内自己种植一点蔬菜,既可调剂伙食,又能调剂生活。不过,考虑到花粉过敏之类的问题,种什么植物都是经过严格挑选和设计的,一般都是生菜和小西红柿之类的蔬菜。

单人卧室3.4平方米

俗话说,麻雀虽小,五脏俱全。在这艘特殊的“火星飞船”里,有单人卧室、厨房兼餐厅、起居室、卫生间、健身房、浴室、蔬菜温室等。除了单人卧室没有摄像头,其他房间都装有摄像头。舱内没有窗户,天花板和四壁都是木质的,因此对防火有系统要求和专门培训。属于个人的空间非常狭小,只有3.4平方米,里面有一张床和一张桌子,床下有一个储物柜。

为了丰富“宇航员”的业余生活,允许他们携带电子吉它、架子鼓、书籍、电影和游戏光盘等个人物品。但不能带手机、有上网功能的笔记本电脑。有危险性的刀具更在严格禁止之列,以免在特殊情况下造成不必要伤害。舱内配备有工作电脑和必要的通信设施,因为将来真的去火星时,地面的支援很重要。

法国志愿者查理对“飞船”的设计和布置非常满意,他说,里面干净整洁,设施完备而又先进,而且,“衣服脏了不用洗,可以直接扔掉”。只有一点让他感到有点遗憾,就是每隔10天才能洗一次澡;而且还不是一次痛痛快快的热水澡,你只能像洗桑拿那样清洁自己,用毛巾将身上的汗渍擦干净。

业余生活怎么打发

“火星500”实验关注的重点,首先是长期封闭环境对人体健康及工作能力的影响。心理是个非常重要的问题,但生理问题也存在。例如,在外太空需要安排怎样的运动量、工作量,每天的工作时间如何合理安排,都需要通过实践来规划。其次是往返火星究竟需要储备多少资源,尤其是水、食物、氧气等生存必须的物资。

志愿者可不是去玩的,试验期间仅实验任务就有100多项,这些任务来自不同国家,不同学科背景。每个实验都有非常详细的实验手册。你得在指定的时间内做指定的实验,并进行交叉对比和配对比较。此外,根据角色的不同,每个人还有各自不同的手册,规定哪些是你要做的,哪些是不能做的。此外,每天一起床,就要自测体温、血压、体重等指标,并作好详细的记录。在实验开始后的第20天至100天内,志愿者吃的每种食品的含盐量不断增加,每个人必须吃光所有配给食物,并测量自己24小时尿量,了解每天摄入和排出的盐分。

除了工作,业余生活怎么打发?王跃带上了文房四宝,准备好好练毛笔字,学画国画。他还带上了剪纸,准备教会其他志愿者,就像俄罗斯人准备教他国际象棋一样。其实这也是一个跨文化交流的实验项目,因为文化背景不同,志愿者会对别的国家的东西特别感兴趣。