本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
在弗兰克·赫伯特的小说《沙丘》中,干燥的沙漠星球阿拉吉斯的原住民弗雷曼人使用他们节水的静水服来回收体液。他们喝自己的尿。然后他们出汗并排尿。然后他们再喝一遍。
在斯坦利·库布里克的《2001:太空漫游》中,我们看到宇航员弗兰克·普尔在前往木星的“发现一号”飞船上慢跑。
在报告《太空飞行的营养生物化学》中,美国宇航局的科学家描述了早期太空先驱享用的美食
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“早期美国的太空食品经过高度工程化,以最大限度地减少质量和体积,并防止食物污染小型舱室的可能性……它主要由挤压管中的泥状食物、涂有可食用薄膜以防止碎屑逃逸的小立方体食物和冻干粉末状食物组成。大多数人认为这种早期的太空食物并不开胃。”
如果一个人要在太空中生活和旅行,有些事情是必须做的。当然,在地球上,你每天都要刷牙,因为如果你不刷牙,你会得蛀牙。这现在是无意识的,一种例行公事。太空探险家,无论是真实的还是虚构的,都知道,如果没有某些做法、补充剂和技术,就会发生不好的事情。
太空——从其他行星的表面,到星际空间的真空——是一个严酷、陌生和危险的地方。我们人类喜欢我们这个在太空中飞驰的微小气泡上的条件。传统上,平均而言,一切都对我们来说恰到好处。我们喜欢我们距离太阳约 9300 万英里的金发姑娘轨道。我们喜欢我们空气中 20% 的氧气,我们的 1g 重力,我们的大气层和磁场允许进入适量的太阳辐射(可能对我们的皮肤来说有点太多了,但这就是遮阳树和沙滩伞的作用),我们的水是新鲜的,我们的全球平均温度约为 50 °F(尽管我们很快就要告别它了)。
我们的生理机能是在这些条件下发展和适应的:我们的肺部经过校准以适应这种气压,使我们能够在不考虑的情况下呼吸;我们的骨骼通过以适当的速度不断补充和翻转富含矿物质的组织来对 1g 环境做出反应;我们的皮肤细胞产生黑色素,我们的虹膜收缩以保护我们免受太阳有害光线的伤害。我们的身体为这种环境进行了精细的调整,但我们仍然渴望离开、探索,将自己塞进小小的类似地球的气泡中,没有这些气泡,我们很快就会窒息、冻结、燃烧、渴死、衰竭,或被巨大行星和恒星的潮汐力压碎或撕裂。
即使当我们身处我们高科技气泡之一,如国际空间站(ISS)时,情况也可能变得相当糟糕。美国宇航局的人类研究路线图列出了长期在近地轨道之外度过时间对人类健康造成的风险清单。清单上有32 项风险。其中包括:骨折、减压病、放射致癌、心律问题、营养不良、不良行为状况和精神疾病、由于太空飞行引起的早发性骨质疏松症、肾结石形成以及太空飞行引起的颅内高压/视力改变。还有其他。
您可以想象,宇航员需要采取某些预防措施。在 NASA 2011 年的这个超酷视频中,宇航员 Sunni Williams 展示了国际空间站的居民如何在零重力环境下进行锻炼——这是一个有趣的挑战——每天两个小时!她解释说,阻力运动和心血管运动对于避免肌肉萎缩、骨密度损失和心血管问题(心脏也是肌肉)是必要的。
我们中的许多人会对每天做两个小时的运动感到畏缩,但对于国际空间站的宇航员来说,这就像刷牙一样是他们日常生活中正常的一部分。当一个人有幸站在人类技术进步的最前沿时,这是一个很小的代价。
所以你必须身体健康才能成为一名太空人(或太空女人)。这并不令人惊讶。我们把我们最优秀的人送入太空,我们希望我们最健康、最聪明的人试驾未来的技术。
然而,想象一下二三百年后的生活。如果我们那时还没有炸毁自己或烤焦地球,那么很可能更多普通人会在太空中度过时光。对于未来的小行星矿工、火星和月球定居者、科学家、游客和探险家来说,精确的饮食和锻炼习惯将是日常生活中平凡但必要的一部分。
这似乎还很遥远,但也许我们应该开始关注今天地球上的情况。如果你从历史的角度来考虑我们的生活方式,你就会开始意识到我们已经生活在一个奇妙的未来。对我们来说,火星上的泡泡城市、太空巡游和小行星矿似乎是奇怪而惊人的技术壮举,是科幻小说的素材。回到几千年前,你会发现食物供应过剩、自动化运输和制造以及久坐的工作人员也会被视为同样令人敬畏和不可能的事情。
正如我们作为一个物种进化为适应以地球重力恒定力为特征的环境一样,我们也进化为适应以不断寻求、消耗和储存能量(通常在能量稀缺的条件下)为特征的环境。这种稀缺性影响了我们作为一个物种的发展方式。我们生理的许多方面,甚至我们的心理都经过微调,即使在能量不足的环境中也能茁壮成长。
当我们的身体面临低重力环境时,它就开始分解。当我们的身体面临高能量和低体力活动的环境时,它也会开始分解。我们在肥胖、II 型糖尿病、心脏病、中风、抑郁症、肝胆疾病、睡眠呼吸暂停、骨关节炎和某些类型的癌症的急剧增加中看到了这一点。
美国宇航局正在制定风险缓解策略,以应对太空生活中严酷的现实。疾病控制和预防中心已经制定了应对久坐、能量丰富的消费型社会生活风险的策略。危险同样真实,但幸运的是,解决方案要简单得多。我们不需要每天使用防震零重力运动带和重力模拟跑步机安全带进行两个小时的锻炼(顺便说一下,国际空间站的太空跑步机以电视喜剧演员斯蒂芬·科尔伯特的名字命名)。我们不需要精确计算我们可以负担燃烧多少火箭燃料来运载多月任务所需的精确食物重量。我们只需要在日常生活中多加入一些体育锻炼,多吃新鲜水果和蔬菜,并少吃一点,即使我们身体的每个部分都在告诉我们要吃更多更多。
这些事情当然不容易。但是,也许把体育锻炼和健康饮食简单地看作是我们生活在科幻故事中的结果,我们必须做的事情,会有所帮助。我们有飞行机器。我们有能力在瞬间访问和传输大量难以想象的信息。我们有无人驾驶的飞行无人机塔可外卖。我们有照顾我们老年人和残疾人的机器人。我们生活在未来!我们也生活在对我们的基因和自然倾向完全陌生的能量环境中。
如果你能去太空,去未来,你愿意为照顾你的身体做些什么?你现在愿意为照顾你的身体做些什么?也许你可以步行或骑自行车上班。也许你可以点一份沙拉而不是薯条。你会很高兴你这样做了,你会感觉很好。另外,这比喝你的尿要好得多。
参考文献
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图片来源: NASA.gov