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本週,13人將開始在一個小型、偏遠的站點內進行為期九個月的任務,該站點在很大程度上與世隔絕。在他們的棲息地外,空氣稀薄,溫度極低,沒有陽光。船員必須只吃他們儲備的食物,並回收他們寶貴的水資源以供重複使用。然而,儘管看起來如此,這些人並不是要去太空,而是要去下一個最好的地方:南極洲。
歐洲康科迪亞研究站即將在最南端的大陸開始其第10個冬季季節,在那裡,從大約五月開始,太陽將有三個多月不會升起。除了進行天文、大氣和冰川研究等專案外,船員還將作為模擬火星任務的受試者。畢竟,他們的經歷是我們最接近了解宇航員在真正的長途太空旅行中表現如何的方式,而無需真正將他們送離地球。“我們永遠無法為一切做好百分之百的準備,”歐洲航天局 (ESA) 康科迪亞專案經理奧利弗·安格勒說。“我們只能盡我們所能,從類似的情況中儘可能多地學習。”
科學家將密切監測康科迪亞船員在身體、精神和情感方面的狀況。“你有一群人有限的空間,無法以正常方式與外界聯絡,沒有陽光或正常的晝夜節律觸發因素,”德國航空航天中心生命科學專案經理彼得·格拉夫說,他曾參與過許多火星模擬任務。“你有一群你必須相處的人,你沒有其他選擇,也沒有逃脫的機會。”研究將跟蹤他們的飲食和新陳代謝如何與情緒變化相關,他們的睡眠是否會因缺乏陽光和壓力變化而受到干擾,以及隔離和壓力情況如何影響船員的動力。所有這些資料最終將用於幫助規劃首次正式的火星和其他深空目的地任務。
康科迪亞站由法國極地研究所和義大利南極研究計劃聯合運營,只是世界各國航天機構和科學組織進行的眾多火星模擬任務之一。2010年,俄羅斯、歐空局和中國合作開展了火星500任務,該任務將六名志願者送入一個密封的棲息地,進行了為期520天的模擬往返紅色星球的任務。美國國家航空航天局 (NASA) 經常將宇航員送到沙漠以及水下深處的“水瓶座”研究站,以模擬太空任務。非營利組織火星學會計劃在其位於加拿大北部的閃光線火星北極研究站 (FMARS) 進行為期一年的任務模擬,從夏季開始。“透過實踐這些任務,你可以找出你需要哪些技術,以及你不需要哪些技術,”火星學會主席羅伯特·祖布林說。“你可以找出對船員心理的真正要求是什麼。我認為這些事情還有另一個作用:它們將人們的注意力集中在太空計劃應該做什麼上。”他說,模擬火星任務可以激發公眾的興趣,並激發對真正前往火星的支援。
迄今為止,所有火星模擬任務都存在缺點。康科迪亞站例如,主要是一個科學研究前哨站,因此其執行並不總是與太空任務的程式相符。例如,沒有模擬的“任務控制中心”從遠處進行協調,並且任務的結構不是圍繞往返火星的運輸時間表構建的。然而,量身定製的模擬任務(如火星500)有其他缺點。該模擬的時間表和執行嚴格遵守了對真實太空任務的期望,但它缺乏一個核心要素:危險。試驗發生在俄羅斯科學院生物醫學問題研究所莫斯科分所的模擬航天器中,因此與康科迪亞站不同,參與者知道,如果出現嚴重問題,真實世界就在門外等著。“在任何一種環境中,你都有優點和缺點,它們是互補的,”安格勒說。在許多方面,國際空間站是往返火星的最佳模擬場所。然而,它不能作為在紅色星球表面生存所需的所有策略和技術的試驗檯。
模擬任務已經教會了人們令人驚訝的教訓。在今年夏季 FMARS 任務的短期先導任務中,火星學會測試了各種已提議用於運送宇航員穿越火星地形的車輛。一些專家贊成加壓 SUV 式的越野車,而另一些專家則主張使用敞篷漫遊車或單人滑板車。“很長一段時間以來,我一直支援 SUV 型別,”祖布林說,“但根據我們所做的實地工作,我現在轉變為單人全地形車。”他們的測試發現,宇航員每次想下車時都進行加壓和減壓太費力了。穿著宇航服的宇航員乘坐較小的交通工具具有更大的靈活性。“在你花費數十億美元開發可以在火星上工作的漫遊車或全地形車之前,你需要決定你想要哪一種,”祖布林說。“在工程學中,正確地製造東西很重要,但更重要的是製造正確的東西。”
生理和心理研究表明,在火星任務中可能遇到的壓力和隔離下工作絕非易事。例如,火星 500 的六名船員中有四名錶現出明顯的不良反應。一些人失眠或失去進食和鍛鍊的動力。另一些人變得抑鬱和與世隔絕。“這四名船員對於長期任務來說並不理想,並且可能會成為可能造成嚴重後果的問題,”賓夕法尼亞大學佩雷爾曼醫學院的心理學家大衛·丁格斯說,他曾參與火星 500 實驗和其他模擬太空任務。能夠提前判斷哪些船員容易出現這些問題,以及哪些個人素質可以預防這些問題,是“聖盃問題”,他說。“在我們的實驗室裡,我們尋找這些差異反應的生物學基礎,並試圖找出如何利用這些知識來識別和減輕風險。”
遠離地球日常生活的其中一個好處是可以重新欣賞簡單的事物。康科迪亞站過去的船員曾談到在漫長的南極冬季過後第一次看到太陽。“安格勒說:“他們描述太陽返回的那一刻,它產生的巨大影響,基本上將他們與一切美好的事物重新聯絡起來,這真是令人印象深刻。”