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3月下旬,宇航员斯科特·凯利和宇航员米哈伊尔·科尔尼延科将搭乘联盟号火箭从哈萨克斯坦的草原起飞,前往国际空间站(ISS)进行为期一年的停留。美国宇航局将他们的任务视为向人类发送为期多年的火星之旅的关键垫脚石。这种星际航行,是我们人类对新领域探索的动力的一部分,是太空时代最伟大的梦想。然而,这个任务似乎是一个令人分心的绕道,而不是将这个梦想变为现实。
在他们的轨道停留期间,凯利和科尔尼延科将接受严格的医学测试,旨在向研究人员展示长期太空飞行对人类的影响,特别是长期失重和辐射暴露如何造成损害。美国宇航局表示,其结果可能会带来医学突破,使星际运输更安全。
可能——但它很可能不会使它们足够安全。更有可能的是,凯利和科尔尼延科的测试只会更详细地证实我们从之前的几次长期任务中已经知道的情况:我们目前的太空栖息地不足以进行前往其他世界的航行。缺乏资金来建造这些栖息地,比任何缺乏医学知识都更甚,这才是阻止人类前往火星和其他外星目的地的原因。
例如,我们已经知道,在没有重力的情况下生活是一个问题。长时间的失重会导致肌肉萎缩、骨骼变弱和视力下降。剧烈的运动可以最大限度地减少这些影响,因此国际空间站上的宇航员每天都要花几个小时进行锻炼。即便如此,无论他们在太空中多么努力地锻炼,当凯利和科尔尼延科返回地球时,他们几乎肯定会比离开时更虚弱。
自1903年俄罗斯科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基描述了一种旋转太空栖息地以来,研究人员就知道了如何解决这个问题,这种栖息地会产生一种力,将物体从结构的中心向外边缘拉动,从而模拟重力。这种效应随着结构的旋转速度而变化,产生结构可以承受的任何重力强度,无论是地球舒适的1g还是火星慵懒的0.38g。(目前还没有人知道健康、经济实惠的长期太空飞行的最佳重力水平,而凯利和科尔尼延科的任务不会告诉我们。)
为什么美国宇航局不采用这种解决方案?因为它成本很高,而且该机构已经在失重的国际空间站上花费了超过750亿美元。旋转的栖息地将比失重的栖息地更昂贵和复杂(尽管它不必像《2001:太空漫游》中甜甜圈形状的太空站那样昂贵)。两个由长辐条连接的模块,通过推进火箭的适度爆发进行旋转,可以以更合理的价格产生人造重力,尽管这种解决方案仍然比简单地在失重状态下进行更多的医学测试更昂贵。
美国宇航局应该测试的是如何建造这样的飞行器,以及如何在不迷失方向和头晕的情况下在其中生活和工作。作为起点,可以在国际空间站上安装一个缩小版的离心机,以测试实验动物对不同水平的人造重力的反应。该空间站最初被设计为包括一个这样的设施,即离心机住宿模块。然而,美国宇航局由于预算方面的考虑,通过在航天飞机时代将其从国际空间站组装飞行中移除,从而取消了该项目。
辐射是太空中的另一种健康威胁,它是一种更危险的威胁。太阳质子和银河宇宙射线的阵雨可以撕裂细胞,造成生物学上的破坏。目前的补救措施是在居住区覆盖致密材料层,这会增加重量,并增加起飞所需的燃料量。情况不必如此。先进的太空推进系统与更便宜的火箭发射相结合,可以使适当屏蔽的飞行器进行更快的星际旅行,从而减少机组人员的整体辐射暴露。只有美国宇航局重新启动并坚持开发先进的太阳能和核电推进技术,这种保护才有可能实现,这些努力在过去半个世纪中已经启动和取消了多次。
仅仅指责美国宇航局的这种短视是不公平的。将人造重力和更好的推进力纳入其载人航天计划将需要数十亿美元,而这笔钱国会并没有拨出。因此,美国宇航局采取了一种务实的路线,修补老旧技术,而不是花费资金和政治资本来开发新技术。
这条阻力最小的道路不会带我们去火星——也不会带我们进行前往月球、小行星或其他深空目的地的长期旅行。美国宇航局的领导层应该借鉴埃隆·马斯克和SpaceX的经验,更加大胆,推动未来探索的技术,而不是依赖过去的技术。如果美国人民不觉得花钱采取这些下一步行动是值得的,那么这个国家应该面对现实,放弃将太空旅行者送往我们自己世界之外的世界的梦想。