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本周,NASA 宇航员斯科特·凯利和俄罗斯宇航员米哈伊尔·科尔尼延科将发射升空前往国际空间站(ISS),开始在轨道实验室进行为期一年的任务,他们将在那里进行研究,以测试人体如何在太空长期停留。他们的任务是 NASA 目前在国际空间站上开展的工作的一部分,旨在开发和测试一系列长期任务能力和健康风险缓解措施,这些措施正在推动我们朝着未来的火星任务前进。在国际空间站上持续进行的风险降低研究和测试为将宇航员送往红色星球提供了最可行和最佳的途径。
与《大众科学》编辑在其评论文章“太空的浪费”中表达的观点相反,国际空间站是实施探索性研究的最重要实验室。此外,NASA 旨在保护宇航员探险家健康和福祉的风险降低策略已通过美国国家科学院的审查。随着国际空间站一年任务的启动,该机构正在采取重要举措,开始将我们对国际空间站六个月任务的了解推断到往返火星的旅程的要求。国际空间站一年任务以多种方式符合我们的整体风险缓解策略。
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首先,它为我们提供了一个初步机会,详细检查在更长时间的任务中暴露所产生的生理和心理影响。虽然我们拥有大量关于六个月任务期间类似影响的证据库以供比较,但对两名宇航员进行为期一年的研究将扩大我们规划和执行更长时间的深空人类航行的能力,并提高成功率。由于空间生理学可能是一项复杂的事业,将国际空间站一年的人体数据推断到 30 个月的火星往返行程将减少我们的不确定性。此外,将国际空间站上的斯科特·凯利的数据与他在地球上的同卵双胞胎兄弟、前宇航员马克·凯利的数据进行比较的意外机会,将让我们首次探索基因表达可能如何因长期太空飞行而改变。这将为我们提供初步的见解,了解是否有可能使用新兴的个性化精准医疗方法,以更有效的方式解决人类健康探索风险。
NASA 广泛研究了国际空间站的替代方案,例如旋转航天器,作为为长期太空探索任务提供人造重力的潜在解决方案。《大众科学》的编辑赞同康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基在太空时代黎明前的 1903 年研究的旋转航天器想法。但齐奥尔科夫斯基显然没有意识到人体前庭系统的复杂性,以及在旋转环境中头部运动的个体所经历的交叉耦合角加速度可能造成的固有方向障碍和混乱。NASA 科学家们早已意识到这个潜在问题。人类是否能够适应前庭功能障碍尚不确定,这需要与此类飞行器增加的工程复杂性一起解决,然后我们才能考虑承诺将旋转航天器用于深空任务。我们从国际空间站六个月任务中获得的经验是,目前的对策可以保护大多数生理系统(骨骼、肌肉和心血管)免受太空失调的影响。锻炼对策对于心理健康也很重要,并且将成为任何长期太空任务的一部分,无论是否有人造重力,就像它是地球上健康生活方式的一部分一样。目前的成本效益分析尚未达到采用旋转航天器方法所需的水平。
国际空间站通过其长期载人任务能力和研究,已经在系统、技术和操作方面产生了关键知识,这些知识对于维护宇航员的健康至关重要,并引导未来的火星任务沿着最有效、最有效和风险最低的路径前进。
William H. Gerstenmaier 是 NASA 人类探索与行动任务理事会副署长。