星際旅行中的時間魔法——冬眠

一位藝術(shù)家為NASA在2002年進(jìn)行的人類外行星探索（HOPE）木衛(wèi)四概念任務(wù)（載有6名宇航員，為期5年的飛行）所創(chuàng)作的載人飛行器。歐空局研究人員表示，如此長時間的飛行任務(wù)將有必要讓人類機(jī)組人員使用冬眠系統(tǒng)。（圖源：NASA美國航天局/RASC革命性的航空航天系統(tǒng)概念項目組/LRC蘭利研究中心）

未來，宇航員的睡眠時間可能會超過晚上正常就寢時間的幾個小時。睡眠可能會幫助他們抵達(dá)其他星球，但是不可否認(rèn)，他們不得不睡相當(dāng)長的時間。

歐洲的研究員們正在進(jìn)行冬眠試驗，這將幫助他們理解人類是否能夠在飛到外行星甚至更遠(yuǎn)的行程中一直保持睡眠。

歐空局的馬克·艾爾在一次郵件采訪中說道：“目前，調(diào)查的水平還僅僅局限于推測”，“（我們）對這一主題的興趣源于這樣的認(rèn)知，即如果這是一項有效的技術(shù)，它也許會讓深空載人飛行成為可能。”

這科幻一般的技術(shù)已經(jīng)不再遙不可及。研究人員已經(jīng)能用化學(xué)的方法使活細(xì)胞處于類似靜止的狀態(tài)，并且已經(jīng)能轉(zhuǎn)移到小型的、非冬眠的哺乳動物身上，比如老鼠。

意大利帕維亞大學(xué)的一名冬眠研究員，馬可·比吉奧格拉說“我們正在提供一些冬眠領(lǐng)域內(nèi)最前沿、最基礎(chǔ)的研究”，他補(bǔ)充道，他和來自意大利不同大學(xué)的兩名同事正在為歐空局研究冬眠機(jī)制。

艾爾是位于荷蘭諾德維克歐空局高級概念團(tuán)隊的研究員，他說理論上的人類冬眠系統(tǒng)有朝一日會為人類長時間的太空飛行節(jié)省大量空間。

艾爾說：“這樣做主要減少的是宇航員在心理上所需的加壓量。”他還補(bǔ)充說，冬眠的機(jī)組人員還可以大幅減少多年航程所需的消耗補(bǔ)給數(shù)量。

睡眠科學(xué)

冬眠的動物，如熊或土撥鼠，要么進(jìn)入完全冬眠狀態(tài)，有效地長時間睡眠，要么進(jìn)入遲鈍狀態(tài)，這是一種周期性睡眠，在冬季會多次醒來。

“所有這些都屬于高代謝停滯期，你會降低新陳代謝、能量消耗和能量需求，”比吉奧格拉告訴網(wǎng)站，“這是一種適應(yīng)機(jī)制?！?/p>

比吉奧格拉和他的同事利用一種名為DADLE的物質(zhì)在細(xì)胞培養(yǎng)中創(chuàng)造了一種類似冬眠的狀態(tài)，這種物質(zhì)具有類似麻醉劑的特性，類似于人腦中產(chǎn)生的一系列分子。

在細(xì)胞中，DADLE減少了增殖和遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)錄，有效地讓細(xì)胞進(jìn)入睡眠狀態(tài)。

比吉奧格拉說：“最有趣的是，你可以通過移除分子來逆轉(zhuǎn)一切”， “至少在細(xì)胞培養(yǎng)中，可以降低副作用的風(fēng)險?！?/p>

短期任務(wù)不一定適用。

然而，醫(yī)學(xué)研究只是潛在的太空休眠系統(tǒng)需要考慮問題的其中之一，還有工程方面的問題需要考慮。

艾爾在談到一名冬眠的宇航員時說：“這將是一個問題，因為冬眠時宇航員無法對火災(zāi)等突發(fā)事件做出反應(yīng)?！?這將要求船上的自動化程度足以應(yīng)對這些風(fēng)險?！?/p>

還有一個挑戰(zhàn)是為人類設(shè)計一個合適的冬眠室（動物為自己睡覺而造的保護(hù)所或巢）。

正如歐空局研究人員所設(shè)想的那樣，這樣一個庇護(hù)所將為冬眠提供合適的環(huán)境——比如合適的溫度——并在宇航員非冬眠階段充當(dāng)一張床。艾爾說，它還必須保護(hù)宇航員免受太陽耀斑的影響，監(jiān)測生命功能，并滿足冬眠者的生理需求。

雖然處于休眠狀態(tài)的宇航員消耗更少的燃料、水和其他物質(zhì)，需要的活動空間也更少，但休眠系統(tǒng)仍然是一個相當(dāng)大的硬件。

艾爾說, “在長期的飛行任務(wù)中，相關(guān)的質(zhì)量和體積的占用仍然相當(dāng)可觀”。

考慮到這些挑戰(zhàn)，歐空局研究人員說確保宇航員在載人航空飛行中使用冬眠系統(tǒng)是一項偉大的嘗試。對此，他們說即使是2年期的火星之旅，從時間上來說都還不足以完成這一挑戰(zhàn)。

然而，艾爾說，一個遙遠(yuǎn)的外行星載人飛行任務(wù)，如美國宇航局研究的載6人的木衛(wèi)四人類外行星探索（HOPE）任務(wù)，是完成這一挑戰(zhàn)的潛在的候選任務(wù)。

美國宇航局的革命性航空航天系統(tǒng)概念（RASC）小組在2002年進(jìn)行了一項概念性研究——木衛(wèi)四人類外行星探索（HOPE）；該項目預(yù)計在2045年或更晚的時候，將六名人類送往木衛(wèi)四，這項任務(wù)預(yù)計需要長達(dá)5年的飛行，最終到達(dá)后在木衛(wèi)四表面停留30天。

美國宇航局發(fā)言人多洛雷斯·比斯利說，宇航局生物和物理研究辦公室的生物航天研究部門目前沒有為未來的人類太空任務(wù)進(jìn)行冬眠研究。

老鼠當(dāng)先，人類必須緊隨其后！

隨著細(xì)胞培養(yǎng)研究的開展，比吉奧格拉和他的同事們現(xiàn)在正在實驗室老鼠身上研究DADLE的效果，預(yù)計到2004年底會有結(jié)果。

然而這項研究還有很長的路要走。

比吉奧格拉說，一個主要的挑戰(zhàn)是，細(xì)胞培養(yǎng)可以是非常簡單的系統(tǒng)，而器官——然后是作為活體一起工作的器官——是復(fù)雜的。

“這就像從一臺簡單的蘋果電腦變成了一臺超級電腦，” 比吉奧格拉說?！拔覀儾皇窃谧屓祟惗叩穆飞?，我們離冬眠還很遠(yuǎn)。”

盡管仍面臨挑戰(zhàn)，比吉奧格拉仍然可以看到人類冬眠系統(tǒng)的潛在有效的好處。

他說，給人的心臟或肺注射冬眠誘導(dǎo)劑，可以在移植時使器官保存更長的時間（對比現(xiàn)有的保存方法），并補(bǔ)充說，嚴(yán)重受傷的人，士兵或警察可以進(jìn)入冬眠狀態(tài)，直到他們被送進(jìn)醫(yī)院進(jìn)行治療。

“顯然，對于科幻小說或歐空局來說，他們考慮的是太空探索，” 他說，“但是在其他的多種情況下，冬眠也是非常有用的。”

BY:Tariq Malik

FY: fuuin

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