隨著美國宇航局將目光投向載人任務，重返月球以及更遙遠的火星，該航天機構本週正在參與一系列測試，以確定機器人技術是否是為宇航員在如此長時間的太空飛行中提供充分醫療護理的關鍵。在墨西哥灣上空進行拋物線飛行的軍用 C-9 飛機上，四名外科醫生和四名宇航員正在透過手工和使用 SRI 國際公司開發的機器人裝置進行模擬手術，以確定機器人的軟體是否可以補償在湍流和不同重力條件下可能發生的運動誤差。
測試飛行持續長達三個小時，高度可達 32,000 英尺（9,755 米），或低至 24,000 英尺（7,315 米）。飛機在上升和下降過程中機頭保持 45 度角，透過創造短暫的失重狀態和更強的重力交替來模擬微重力環境，在此期間，外科醫生練習手工以及使用 SRI 的 M7 機器人在一塊特殊的六英寸（38.7 釐米）見方的多層材料上進行切口和縫合，該材料旨在模仿人體皮膚。他們還嘗試切開“皮膚”到達筋膜——皮膚和下方肌肉及骨骼之間的纖維組織網路——然後縫合他們的切口。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
在週五測試飛行結束後，美國宇航局、SRI 和辛辛那提大學的研究人員將研究合成皮膚模型，並回顧測試執行的影片。
M7 的機械臂每個重約 10 磅（4.5 公斤），大小與人臂大致相同。該裝置用螺栓固定在飛機的機艙上，離地面約 2.5 英尺（0.76 米），由為飛機供電的同一系統供電。它可以由一名醫生操作，醫生透過安裝在手臂之間的攝像頭觀察手術過程，並使用遙控器來操縱它們。“當外科醫生移動控制器時，機器人會跟隨，”SRI 醫療裝置和機器人專案主管托馬斯·洛 (Thomas Low) 說。“如果發生意外移動，機器人會進行補償。”
洛說，M7 於 1997 年首次亮相，作為一種測試機器人裝置如何協助戰場士兵護理的裝置。最新的實驗包括旨在允許 M7 機械臂補償運動突然和劇烈變化的軟體。“機器人不僅僅是模仿外科醫生手的動作，”洛說。“我們建立了一種演算法來調整外科醫生可能因環境變化（例如飛機運動的變化）而造成的意外動作。”
C-9 週二飛行了 60 個拋物線，以確定運動和重力變化對 M7 和外科醫生的影響。“這主要是為了獲得足夠的零重力時間，使實驗具有相關性，”洛說，他是一位業餘飛行員，曾在測試期間乘坐 C-9 飛機。“我們的目標是證明機器人可以在外科醫生無法應對的惡劣環境中進行手術。超重力更難處理。如果你快速移動頭部，很容易感到噁心。”
雖然沒有要求醫生成為太空飛行機組人員的一部分，但至少有兩名機組人員在每次任務前都會接受醫療培訓，美國宇航局飛行外科醫生約瑟夫·施密德 (Josef Schmid) 說。這種培訓更多的是為了識別和治療宇航員可能遇到的常見的太空和壓力適應問題，而不是治療嚴重的醫療狀況。像施密德這樣的地面醫療專家在每次任務前後為宇航員的健康需求提供服務。
然而，一旦宇航員發射升空，醫生能夠提供的護理就受到限制。“我們今天的手術手是機組人員的手，”施密德說。目前尚不存在遠端手術能力來彌合地球醫療支援與宇航員之間的距離，這就是為什麼施密德設想在未來的某個時候，醫生將成為每個被派往太空的機組人員的一部分，尤其是在前往月球或月球或火星的任務中，這些任務可能持續數月甚至數年。
就在本週美國宇航局局長邁克爾·格里芬在印度海得拉巴舉行的第 58 屆國際宇航大會上表示，他確信第一批人類將在 2037 年之前登陸火星。格里芬的評論也恰逢蘇聯具有歷史意義的Sputnik 1號衛星發射升空 50 週年。在他擔任美國宇航局局長期間，格里芬成為一個備受爭議的人物，原因包括他質疑全球變暖是否是一個需要立即解決的問題，以及兩年前聲稱美國宇航局繼續太空梭計劃而不是為前往月球及更遠的地方做準備是一個錯誤。
美國宇航局和 SRI 正在測試的技術仍處於起步階段，研究人員試圖回答一些基本問題，例如機器人是否可以在模擬太空飛行的條件下為縫合線打結或放置靜脈注射針。“關鍵就在於此，真正能夠推動技術發展，”施密德說，他曾參與今年早些時候為期 12 天的美國宇航局極端環境任務行動 (NEEMO 12) 任務，期間一個由六名成員組成的機組人員測試了 M7 在實驗室中進行各種先進醫療技術實驗（包括機器人遠端手術）的能力，該實驗室位於佛羅里達群島國家海洋保護區海面以下 60 多英尺處。NEEMO 專案是太空計劃的直接延伸，因為它探索海洋的內部空間，為長期任務訓練宇航員機組，並作為長期太空飛行的科學發現和裝置評估平臺。
儘管更深入太空的航行還需要幾年時間，但 M7 在試驗中的成功意味著該技術可以更直接地用於在疾馳的救護車後部或用於疏散和治療受傷士兵的軍用飛機機艙中進行救生手術。