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Unit 7太空旅行的风险
在将宇航员送出执行星际任务之前我们需要研究太空条件是如何影响人类健康的。因此国际空间站在确保前往其他行星的飞船乘员的健康方面至关重要。
1. 探索是进化过程中一个重要的生存策略。数量不断扩张的物种的迁移有赖于对临近或遥远的新的食物来源或安全的栖息地进行探索这是人口压力或是环境变化的结果。而人类还增加了另外一个探索的原因即好奇心。这种对未知事物进行探索的思想冲动引领着伟大的欧洲探险家们在15世纪到17世纪之间来到了美洲澳大利亚和南极洲。对大自然的好奇心同样也是人类探索极地冰冠攀登山峰和潜入海底背后的驱动力。现在二十一世纪探索的最终前沿便是太空。天文观测和人造卫星已经为我们提供了关于太阳系内外的宇宙的丰富知识。但是这些技术只能提供一些有限的概况让我们知道那里都有些什么。最终人类还是要亲自前往其他星球以进行更详细的研究。过去五十年间国家安全方面的考虑促使火箭和飞船技术取得了巨大进步。现在人类已经能够进入近地轨道和月球以便能够更好地实现通讯效果或是观察环境变化以及地面人类活动。可以想象这些进展将最终能将宇航员送至其他星球尤其是火星。
2. 但是探索地球和探索太空有着巨大的差异。首先太空是一个不容许任何人为错误或技术故障的无情的环境。对于长时间离开地球轨道的人而言风险会更多。一个是太空中几近全无的重力而另外一个则是高能量电离宇宙射线HZE核子的存在。由于零重力和宇宙射线会对前往火星的飞船上的宇航员有着严重的健康影响我们首先要研究它们对细胞组织和人类荷尔蒙与免疫系统的影响。然而尽管我们能够在地面制造HZE核子并研究其对生物材料的影响但是我们无法长久的模拟低重力时段以及它们二者对细胞和组织的累加效应。因此国际空间站ISS将会为人类在太空进行健康风险评估以及制定应对措施方面扮演重要的角色。
3. 关于宇航员是如何适应从太空中的零重力0g到地球的1g的信息已经有了很多但是我们对这些影响的了解还是不够全面也不明了有那些对策能够减轻这些影响。
4. 通过对在航天飞船上和长期驻扎在俄罗斯和平号空间站上宇航员的观察发现零重力对骨骼和肌肉生理以及心血管系统都有着严重的影响。例如由0g返回至1g会导致人无法在直立的体位维持正常的血压即直立耐受不良还会导致脑部供血不足。因此宇航员从轨道返回后需要休息几分钟。恢复正常血压所需的时间和他们在零重力环境中所处的时间成正比。这就意味着前往火星的宇航员无论是在登陆后还是在返回地球后都将需要相当长的时间来重新适应重力因为他们至少将有一年的时间处于零重力状态除非我们可以找到一个技术解决方案能在宇宙飞船上人工建立重力。此外还有其他的心血管方面的影响例如心律失常和心肌萎缩。而这一切都需要更为详尽的研究然后才能确保执行火星任务的宇航员的安全。长时间处于低重力环境的其它影响还包括骨质的流失和肌肉退化这些都有可能损害宇航员在飞船中或火星表面执行任务的能力。
5. 人类太空旅行的第二大风险就是前面提到的存在于宇宙射线中的HZE核子因为他们能对原子或分子施加电离作用。尽管HZE核子无法到达地球表面因为他们要么是被大气层所吸收要么是被地球磁场影响而发生偏转但是已经有实验数据表明宇宙射线中的电子中子和质子有致癌作用以及其它一些对机体有害的潜在影响。这些都已经在地球上的许多实验室动物中得到观察。此外1945年在日本落下的原子弹的影响研究也为辐射和高能核子对健康的危害提供了进一步的数据。
6. 然而宇宙射线与核爆炸还是有着很大不同。因为宇宙射线包含大量的HZE核子即坍塌的行星和超新星爆炸后释放到太空的残留物。HZE核子对诱发癌症中枢神经系统和眼睛的生理影响还不明确辐射影响与零重力之间的相互作用也未获研究。因此我们需要在地面上以及国际空间站进行更多的实验才能放心的保证往返火星和更远的行星的宇航员的健康和安全。
7. 具有讽刺意味的是只有在从太空中带回的物质的潜在威胁得到讨论之后才能考虑太空辐射对健康的危害。我曾在1975年加入美国国家研究理事会NRC的空间科学委员会在诸多考虑事宜中就包括了从月球或是太空其他地方返回的物体是否会携带可能危及地球生命的有害生物。那时合适的解决方案是隔离这些对象并用X射线或紫外线照射或是高温消毒。
8. 要想理解和评估辐射和重力的生理作用不仅要求地球上的实验还需要在国际空间站上对足够数量的动物和/或人体实验对象进行广泛的研究。然而由于美国宇航局经费的削减以及2003年2月哥伦比亚号航天飞机的失事国际空间站的工作和建设已经陷入停滞状态。此外国际空间站还面临人员问题。原本计划安排六到七名宇航员来实行空间站的维护和运转以及科学实验。然而资金短缺意味着没有足够大的太空飞行器如
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