我们为何永远无法在太空生活

美国国家航空航天局（NASA）希望在几年后将宇航员再次送上月球，并且该航天机构正在大力投资其阿耳忒弥斯计划以实现这一目标。这是在地球以外建立更永久性人类存在的一项雄心勃勃且风险重重的计划的一部分。联合发射联盟和洛克希德·马丁等公司正在为月球居住设计基础设施。埃隆·马斯克声称SpaceX将殖民火星。但是这些计划是否现实？考虑到外太空似乎旨在杀死我们，在地球之外生活到底有多么困难？

人类为了地球上的条件而进化和适应。将我们移出地球，我们就会开始衰退——无论是身体上还是心理上。宇宙射线的癌症风险以及人体在微重力环境中遇到的问题本身就可能是决定性因素。此外，维持在另一个世界上的存在可能没有可行的经济理由。从历史上看，公众一直不太支持在这方面花费巨额资金。星际殖民的努力也带来棘手的伦理问题，而大多数太空乐观主义者尚未完全认真对待这些问题。

在2023年模拟宇航员大会上，这些问题似乎都不是无法解决的。科学家和太空爱好者聚集在生物圈2号——位于亚利桑那州图森附近的一个微型地球，研究人员建造它部分是为了模拟太空前哨站。在这群人中，结论似乎是预先注定的：在太空生活是人类的命运，是我们必须努力实现的必然目标。

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与会者知道这是一个伟大的梦想。但他们的总体看法被生物圈2号的首席架构师菲尔·霍斯概括了，他在会议上做了开幕演讲。他背诵了第一支几十年前在这里露营的团队的祝酒词：“为了将你的心抛在前方并奔跑去追赶它。”

问题仍然是我们是否能够——并且将会——跑得足够快。

1991年，八个人进入生物圈2号并在里面生活了两年。这个奇特的设施是一个3.14英亩的绿洲，科学家们在那里重建了不同的陆地环境——与一个过度生长的植物园没什么不同。这里有海洋、红树林湿地、热带雨林、热带草原和雾沙漠，所有这些都与他们模仿的地球的其他部分隔离开来。除了了解生态学和地球本身之外，一个目标是了解人类将来如何在太空生活，在那里他们必须为自己创造一个自我封闭和自给自足的地方。位于生物圈1号（地球）上的生物圈2号是一次练习。然而，这次练习并没有完全奏效。封闭的环境没有为居住者产生足够的氧气、水或食物——当然，未来的月球或火星居民也可能遇到一系列问题。第一次任务和几年后的第二次任务也因居民之间的人际冲突和心理问题而中断。

今天，参与像生物圈2号这样的项目的人们——在仍然坚定地留在地球上的同时模拟长期太空旅行的某些方面——被称为模拟宇航员。虽然这是一个小众的追求，但也颇受欢迎：在犹他州、夏威夷、德克萨斯州和南极洲等地都有模拟宇航员设施。人们正在阿曼、肯尼亚和以色列建造或计划建造它们。他们都有一个共同的目标，即在地球上学习如何在地球外生活。

在生物圈的露台上，沙漠的夕阳将粉红色的光芒投射到栖息地的玻璃外墙上，在这里闲聊的人们是那个模拟世界的一部分。他们中的一些人参加过模拟项目，或者建造了自己的模拟宇航员设施；另一些人只是对模拟感兴趣。他们是天文学家、地质学家、前军事人员、邮递员、医疗专业人员、联邦快递员工、音乐家、艺术家、分析师、律师和俄罗斯方块公司的所有者。在这个夜晚，许多人穿上了星球大战的服装。当太阳落山时，他们观看冉冉升起的月亮，这里的许多人都希望看到人类在那里定居。

人体真的无法适应太空。太空飞行会损害DNA、改变微生物组、扰乱昼夜节律、损害视力、增加患癌症的风险、导致肌肉和骨骼流失、抑制免疫系统、削弱心脏以及将体液转移到头部，从长远来看，这可能对大脑有害——以及其他问题。

在加州大学旧金山分校，医学研究员索尼娅·施雷普弗深入研究了困扰太空探险家的两种疾病。她利用在国际空间站内漂浮的小鼠进行的研究表明，通往大脑的血管在微重力环境中会变得僵硬。这就是为什么今天的宇航员在返回地球后不能简单地走出他们的太空舱的部分原因，这种情况也会在火星上重演——在那里没有人可以用轮椅将他们送到新的栖息地。然而，施雷普弗和她的同事们确实发现了一条可能预防这些心血管变化的分子途径。“但现在我想理解的问题是，‘我们想要那样吗？’”她说。施雷普弗认为，也许血管僵硬是一种保护机制，而使其变得柔软可能会引起其他问题。

她还想弄清楚如何帮助宇航员衰退的免疫系统，与在太空度过一段时间后相比，他们的免疫系统看起来更老，并且更难修复组织损伤。“免疫系统在微重力环境中衰老得非常快，”施雷普弗说。她将来自地球上年轻健康人的生物样本送到轨道上的组织芯片上，并跟踪它们的退化情况。

视力和骨骼问题也是更严重的副作用之一。当宇航员在太空停留一个月或更长时间时，他们的眼球会变平，这是称为太空飞行相关神经眼综合征的一种表现，可能会对视力造成持久损害。骨骼和肌肉是为了地球上的生活而构建的，这涉及持续存在的重力拉力。身体对抗重力以保持直立和移动所做的工作可以防止肌肉萎缩并刺激骨骼生长。在太空中，没有力可以对抗，宇航员可能会经历骨骼流失超过骨骼生长的情况，他们的肌肉会萎缩。这就是为什么他们必须每天进行数小时的锻炼，使用专门的设备来帮助模拟他们的身体在地面上会感受到的一些力——即使是这种训练也不能完全减轻流失。

然而，关于太空人体最令人担忧的问题可能是辐射，对于今天在近地轨道飞行的宇航员来说，辐射是可以控制的，但对于更远、更长时间旅行的人来说，辐射将是一个更大的问题。其中一些辐射来自太阳，太阳会喷射出裸露的质子，这些质子会损害DNA，尤其是在太阳风暴期间。“[那]可能会让你病得很重，并让你患上急性放射综合征，”贝勒医学院教授、太空健康转化研究所（TRISH）主任多丽特·多诺维尔说。

未来的宇航员可以使用水——也许泵入避难所的墙壁中——来保护自己免受这些质子的侵害。但是科学家们并不总是知道太阳何时会喷射出大量的粒子。“因此，例如，如果宇航员正在月球表面进行探索，并且即将发生太阳粒子事件，我们可能可以在最多20到30分钟内预测到它，”多诺维尔说。这意味着我们需要更好的预测和探测——我们需要宇航员靠近他们的H2O防护罩。

如果你没有及时到达安全地点，恶心感会先来。“你会吐到你的宇航服里，”多诺维尔说，“这现在变成了一种危及生命的情况”，因为呕吐物可能会干扰生命维持系统，或者你可能会将它吸入。然后是中性粒细胞和红细胞等细胞的耗竭，这意味着你无法有效地对抗细菌或为你的组织提供氧气。你会感到疲倦、贫血、无法抵抗感染，并且呕吐。也许你会死。明白为什么很多孩子长大后想成为宇航员了吗？

还有另一种辐射，银河宇宙射线，即使大量的水也无法阻挡。这种辐射由快速移动的元素组成——主要是氢，但也包括元素周期表中的每一种天然物质。射线从超新星等天体事件中爆发出来，比单纯的质子具有更多的能量和质量。“我们真的无法完全保护宇航员免受它们的侵害，”多诺维尔说。而且不充分地保护探险者会使问题变得更糟：射线撞击屏障时会分裂，产生更多更小的粒子。

宇航员在前往火星的途中可能在任何时候从银河宇宙射线中获得的辐射剂量都很小。但是，如果你在宇宙飞船或行星表面停留数年，情况就会发生变化。多诺维尔说，想象一下，你和一个房间里有几只蚊子。五到十分钟？没事。几天？几个月？你将面临更多的瘙痒——或者，在这种情况下，是癌症风险。

由于保护宇航员免受辐射是不现实的，多诺维尔的TRISH正在研究如何帮助身体修复辐射损伤，并开发宇航员可以服用的化合物，以帮助修复伤口中的DNA损伤。“每个人都担心等待癌症发生，然后杀死癌症，”多诺维尔说。“我们真的采取了预防方法。”

即使身体的大部分问题都可以解决，大脑仍然是一个问题。2021年发表在《临床神经精神病学》杂志上的一篇综述论文列出了宇航员在旅程中面临的心理风险，根据对太空旅行者和模拟宇航员的现有研究：情绪调节能力差、韧性降低、焦虑和抑郁增加、团队内部沟通问题、睡眠障碍以及压力引起的认知和运动功能下降。为了想象这些问题为何产生，请想象自己在一个小小的金属罐里，与一小群船员在一起，外面是致命的环境，单调的日程安排，不自然的昼夜循环，以及任务控制中心不断地对你唠叨。

身体和精神健康问题——尽管很可怕——甚至不一定是实现太空定居的最直接障碍。更大的问题是成本。谁来为此买单？那些认为亿万富翁太空企业家可能会出于冒险精神或利他主义（或糟糕的判断）而资助太空殖民地的人应该再想一想。商业太空公司是企业，而企业的目标包括赚钱。“商业案例是什么？”哈佛商学院教授、其太空经济学研究负责人马修·温齐尔问道。

在过去的几年里，温齐尔和他的同事布伦丹·卢梭一直在努力弄清楚太空探索和地球以外的追求的需求是什么。“太空活动的供应量和成本降低都大幅增加，”温齐尔说，“但另一边是谁呢？”太空公司历来都是封闭的：专家为专家创造东西，而不是向更广阔的世界推销商品或服务。即使像SpaceX这样的商业事业也主要由政府合同支持。公司领导人并不总是仔细考虑他们想法的资本主义；他们只是对火箭和小工具能够工作感到兴奋。“技术可行性不等于强大的商业案例，”卢梭说。

今天，当私人航天公司不以联邦合同为目标时，他们就以游客为目标。但是，这些游客不受适用于政府宇航员的相同安全法规的保护，而且事故可能会扼杀太空旅游业。同样令人窒息的是，只有这么多有钱人可能愿意住在像火星这样的地方，而不是在地球大气层上方进行一次短暂的兜风，因此永久性太空前哨站的度假业务案例也因此崩溃。

人们倾向于将太空探索比作地球上的扩张——推进边疆。但是在陆地边疆的边缘，人们正在寻找，例如，黄金或更多可耕种的土地。在太空中，探险家无法确定其目的地的价值主张。“因此，我们必须小心一点，不要认为它会以某种方式获得回报，”温齐尔指出。

温齐尔和卢梭发现人类在太空持续存在的想法令人鼓舞，但他们不确定从财务角度来看何时或如何可行。毕竟，灵感不能支付账单。“我们很乐意看到这种情况发生，”卢梭说——他认为很多人都会。“只要不是我们来承担费用。”

许多纳税人可能会同意。尽管太空迷很难相信，但大多数人并不重视宇航员的冒险。2023年皮尤民意调查要求参与者将美国国家航空航天局的九项主要任务的重要性评为“首要任务”、“重要但优先级较低”或“不太重要/不应做”。只有12%和11%的人认为将人类送往火星和月球应被列为首要任务。就支持度而言，这些任务在列表中排名垫底，落后于更受欢迎的努力，例如监测地球气候、观测危险小行星以及对太空进行一般性基础科学研究。

同样，2020年《早间咨询报》的一项民意调查发现，只有7%到8%的受访者认为将人类送往月球或火星应被列为首要任务。尽管历史往往将之前的月球探索时代铭记为人类太空飞行普遍兴奋的时期，但当时的民意调查表明情况并非如此：“在整个1960年代，大多数美国人不相信阿波罗计划值得付出代价，唯一的例外是在1969年7月阿波罗11号登月时进行的一次民意调查，”历史学家罗杰·劳尼乌斯在《太空政策》杂志的一篇论文中写道。“并且在整个十年中，始终有45-60%的美国人认为政府在太空上花费了太多，这表明对太空飞行议程缺乏承诺。”

当航天机构官员讨论为什么人们应该关心人类探索时，他们经常说这是为了人类的福祉。有时他们会引用最终进入公民生活的衍生技术，例如望远镜镜片创新如何改善激光眼科手术。但这套说辞对与美国国家航空航天局合作的顾问琳达·比林斯不起作用。她建议，如果你对进一步发展一项技术感兴趣，你可以直接投资于私营部门，而不是通过航天机构间接投资，因为在航天机构，技术开发不可避免地会花费更长的时间、更高的成本，并且不会自动针对地球用途进行定制。“我没有看到美国国家航空航天局正在产生任何证据表明[人类定居太空]将造福人类，”她说。

圣克拉拉大学的布莱恩·帕特里克·格林认为，税款是否应该支持太空旅行至少是一个伦理问题。格林在马绍尔群岛担任教师时开始对科学的伦理问题感兴趣。美国过去在那里引爆核武器，造成了持久的环境和健康损害。现在，这些岛屿面临着海平面上升的威胁，这很可能会淹没它们的大部分基础设施，侵蚀海岸线并缩小可用的陆地面积。“这让我对技术的社会影响以及技术对人类和社会的影响非常感兴趣，”他说。

在太空旅行中，“为什么？”也许是最重要的伦理问题。“这里的目的是什么？我们正在完成什么？”格林问道。他自己的回答大致是这样的：“它服务于我们知道我们可以做事情的价值——如果我们真的非常努力，我们可以实际实现我们的目标。它将人们聚集在一起。”但是，这些有些哲学的益处必须与更具体的成本进行权衡，例如，地球科学研究、其他行星的机器人任务，或者你知道的，为这个星球配备经济适用房——这些项目没有发生，因为资金流向了月球、火星或半人马座阿尔法星。

一个更简单的伦理问题是，“我们真的应该让人们参与这些事情吗？”格林说。除了承受患癌症和整体身体恶化的重大风险外，旨在定居另一个世界的宇航员有相当大的几率会丧生。即使他们活下来，他们可能会过上什么样的生活也存在问题。“仅仅生存是一回事，”格林说。“但真正享受你的生活是另一回事。火星会等同于酷刑吗？”

如果人们进行尝试，我们也必须承认对天体的风险——人类想要前往的天体以及这个天体，如果他们没有购买单程票，他们可能会返回这个天体。月球、火星或木卫二可能会被微小的地球生命污染，美国国家航空航天局从未成功地从航天器中根除这些生命，尽管它作为“行星保护”计划的一部分正在努力尝试。而且，如果目的地世界存在未被发现的生命，那么有害的地球外微生物也可能随宇航员或设备返回——一种称为反向污染的行星保护风险。探险家有什么义务保持地方的原样？撇开我们是否可以在地球之外建立自己的问题不谈，我们也应该认真思考我们是否应该这样做。

关于这个问题，科幻小说学者加里·韦斯特法尔对太空旅行的内在价值表示怀疑。在他的大量科幻小说分析中，他开始将这项事业的逻辑和驱动力视为错误的。“我不可避免地遇到了同样的论点：太空旅行代表着人类的命运，”他在谈到撰写他的文章《反对太空》的动力时说。太空探险家经常被描绘成比那些留在自己家园星球上的人更勇敢、更优秀：他们是推动文明前进的人。“从哲学上讲，我反对这样一种观点，即进入未知领域的探险家代表着人类中最优秀和最聪明的人，只有大胆地冒险进入未知领域才能取得进步，”韦斯特法尔说。毕竟，许多聪明而富有成效的人（更不用说许多幸福而稳定的人）并没有一生都在逃亡。“显然，历史表明旅行与美德之间没有相关性，”他写道。“我们物种的历史有力地表明，进步将来自地球上持续稳定的生活，而一项庞大的太空旅行新计划将导致人类停滞不前的新时期，”他悲观地总结道。

在某些方面，对更简单生活的渴望是激励太空探险家的部分原因。宇航员被困在少数几个人身边，他们必须相处融洽，否则他们会很痛苦——这是一种更常见的乡村生活方式。他们必须利用附近的物资或自己创造物资，就像沃尔玛和亚马逊出现之前的人们一样。与他们直接圈子之外的人的沟通是缓慢而困难的。他们有严格但直接且规定的工作时间表。一切都很艰难；没有任何便利设施。与现代的、数字化连接的环境不同，他们的注意力不会分散到很多方向——他们专注于当下。或者至少模拟宇航员阿什利·科瓦尔斯基在SIRIUS 21计划期间就是这样感觉的，这是一项在美国-俄罗斯联合进行的为期八个月的“月球任务”，在莫斯科的一个密封空间内进行。

科瓦尔斯基在生物圈2号模拟宇航员大会上的演讲题为“仅仅八个月”。这八个月的目标是研究隔离的医学和心理影响。她和她的队友定期提供血液、粪便和皮肤样本，以便研究人员可以了解他们的压力水平、代谢功能和免疫学变化。研究人员还让他们进行心理测试，以了解他们对时间的感知、认知能力的变化以及人际互动的转变。在里面，他们必须像宇航员一样吃饭，狼吞虎咽地吃着西西里披萨凝胶和汉堡凝胶管。科瓦尔斯基会将它们挤入复水汤中，使膳食更丰盛。通过他们的温室，他们每三周可以得到大约一碗沙拉，供六个人分享。

科瓦尔斯基当然想念自由、食物和朋友。但真正的挣扎来自于隔离结束后她重返现实世界：“再入，不是大气层，而是地球，”她告诉会议听众。她不记得如何与朋友相处、培养爱好或找工作，并且难以应对来自许多来源的请求，而不是仅仅来自任务控制中心。在演讲后的问答环节，观众席上的地质学家塔拉·斯威尼感谢科瓦尔斯基谈论了这段经历。斯威尼刚刚从南极洲长期逗留回来，也不太清楚如何重新融入更宜居的地方的生活。他们都想念“地球”，真正的世界。但回来很难。

尽管如此，模拟宇航员大会的人群仍然保持乐观。“我们接下来要去哪里？”会议创始人兼真正的宇航员希安·普罗克托在某个时刻问道。观众成员应声向上指着并说：“去月球！”

模拟宇航员的工作无法解决太空旅行最棘手的问题——棘手的医疗问题、入不敷出的资金问题、棘手的伦理困境。但是，当我们都在等待看看我们是否会真正迁移到这个星球之外，以及我们是否应该这样做时，这些脚踏实地的宇航员将继续逃离地球，至少暂时是这样，而无需离开地球。