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搬到火星:研究人员调查使用新模型的可能性

(纳闻记者李文瑞报导)

澳大利亚国立大学 (ANU) 的太空医学专家开发了一个数学模型来评估太空旅行到火星对人体的影响。

该论文的主要作者、澳大利亚国立大学医学院的研究员 Lex van Loon 在新闻发布会上说,由于长时间暴露在微重力环境中,火星太空旅行的到来引发了许多对健康方面的担忧,通常称为“零”重力。

Van Loon 说,长时间处于零重力状态,加上受到太阳发出的破坏性辐射,有可能对人体造成“根本性”变化。 一个例子是人体血管结构的变化和心脏肌肉的减少,当一个人长时间生活在零重力环境中时,比如六到七个月的火星之旅。

为了研究这些变化,澳大利亚国立大学的研究人员模拟了长时间暴露在零重力下对心血管系统——心脏、血液和血管的影响。 然后,这些信息使他们能够生成模型,研究人员预计该模型能够作为一个重要工具,用于确定如何将人员降落在火星表面,因为它可以用来评估短期和长期的影响。太空旅行对人体的持续时间。

照片 2016 年 4 月 22 日,在西班牙米纳斯德里奥廷托镇进行月球漫步项目的第一次火星任务模拟期间,在 SHEE(极端环境的自我部署栖息地)外的 Gandolfi 2 太空服。(豪尔赫格雷罗/法新社/盖蒂图片社)零重力对人体有不利影响

共同作者、澳大利亚国立大学的医生、天体物理学家和研究员 Emma Tucker 博士说,在零重力条件下,心脏变得懒惰,因为它不必费力地将血液泵送到身体周围。 在几乎没有重力的环境中,心脏不必克服重力来泵送血液。

“当你在地球上时,重力将液体拉到我们身体的下半部分,这就是为什么有些人发现他们的腿在一天结束时开始肿胀,”塔克说。

“但是当你进入太空时,引力会消失,这意味着液体会转移到你身体的上半部分,这会引发一种反应,让身体误以为液体过多。”

“结果,你开始大量上厕所,你开始排出多余的液体,你不会感到口渴,也不会喝太多水,这意味着你在太空中会脱水。”

她说,零重力的影响是为什么新闻中看到宇航员在地球上恢复直立运动时会晕倒的原因。

“由于太空旅行,这是很常见的情况,你在太空中的时间越长,当你返回重力时,你就越有可能崩溃。

“我们模型的目的是非常准确地预测宇航员是否可以安全地到达火星而不会晕倒。 我们相信这是可能的。”

晕厥是太空探索中的关键问题

宇航员必须能够在没有支持人员立即协助的情况下履行职责,因为在火星和地球之间传递信息时存在通信延迟。

根据美国国家航空航天局的说法,来自火星的无线电信号通常需要大约 5 到 20 分钟才能到达地球,具体取决于行星的位置。 Van Loon 说,延迟的持续时间取决于行星与太阳的对齐方式。

行星以不同的速度绕太阳运行,地球在大约 365 天内完成一个轨道,而火星大约需要 687 天,在这个轨道上,两颗行星随着它们的移动而彼此越来越远。

“如果宇航员在第一次走出宇宙飞船时晕倒,或者出现医疗紧急情况,火星上将没有人可以帮助他们,”范龙说。

“这就是为什么我们必须绝对确定宇航员适合飞行并且能够适应火星的引力场。 他们必须能够在关键的最初几分钟内以最少的支持有效地运作。”

Van Loon 在给的一封电子邮件中说,晕倒本身并没有那么大的问题。

然而,他说,由于晕倒会导致跌倒,这增加了不可预测的健康问题的风险,而且由于完全缺乏医疗支持,因此预测宇航员可能失去知觉的程度很重要。

沼泽地下湖网络上的水 1997 年 3 月 10 日拍摄的火星照片。(美国国家航空航天局/盖蒂图片社)制作模型

“一个经过验证的临床数学模型被用作基础模型,”Van Loon 说。

“这个基础模型被医生广泛用于(基于地球的)医学中,以模拟、预测和教授复杂的生理过程。”

他说,为了估计模型的参数,使用了来自 NASA 的数据,该数据考虑了往返太空的宇航员。

“最后,该模型根据报告的宇航员站立测试数据进行了验证。”

“该模型对于我们在开发过程中设定的要求是准确的。 那是; 心血管生理学,进行站立测试,不同程度的重力和太空旅行。”

“显然,这并没有涵盖太空旅行带来的所有健康相关问题(即辐射和其他器官系统)。”

2019 年,德克萨斯大学西南医学中心的研究人员发现,日常锻炼有助于防止宇航员在太空中失去心肌。

“多项研究表明,这些锻炼方案是保持心血管系统健康的重要对策,”范龙说。

“事实证明,女性在遵守这些协议方面更加精确,因此返回地球的麻烦更少。 对于火星模拟,我们确实假设该人遵守严格的锻炼协议。”

扩展模型的能力

尽管用于建立模型参数的数据是从中年和训练有素的宇航员那里收集的,但研究人员打算扩展模型的能力,以更全面地了解太空旅行对日常生活的影响。

为了实现这一目标,他们计划模拟长时间太空旅行对患有心脏病的相对不健康的人的影响。

Van Loon 表示,由于 Space X 和 Blue Origin 等商业太空飞行机构的兴起,不一定健康的人有越来越多的机会体验太空旅行,包括前往火星的潜在商业太空飞行。

该团队旨在通过使用模型来预测一个人是否足够健康,可以前往这颗红色星球,从而解决这种情况。

ExoMars 2016 于 2016 年 3 月 14 日在哈萨克斯坦拜科努尔乘坐质子 M 火箭升空。欧洲航天局与俄罗斯联邦航天局合作的科学目标之一是寻找过去和现在的迹象火星上的生命。  (斯蒂芬·科瓦哈/欧空局通过盖蒂图片社)