论文部分内容阅读
2010年6月3日,成为载入世界航天史的日子。从这一天起,人类将踏上“寻访”火星的漫漫之旅,为期520天。“火星-500”试验,主要为了评估长期封闭的环境对人的生理和心理造成的影响,从而为未来的火星之旅积累经验。
人类首次模拟火星载人航天飞行试验“火星-500”于2010年6月3日在俄罗斯正式实施密闭。这是人类对太空进行深度探测的一个里程碑式的试验。虽然只是模拟,但520天的隔绝环境,已经是对人类生理和心理耐受能力的极限挑战。来自中国南京的志愿者王跃与其他5名志愿者一起,体验为期520个昼夜的“火星之旅”。现年27岁的王跃是中国航天员科研训练中心航天员教员、航空航天与航海医学硕士。他平时爱好篮球、足球、游泳,先后参与中国神舟七号载人航天飞行任务和中国第二批航天员选拔工作。
超人选拔赛
这次针对火星志愿者的选拔异常严格。首先,火星志愿者面临的是细致繁复的身体检查,然后做的是心理测试,了解每个志愿者的心理承受能力。此外,检查小组还详细地了解每个志愿者的生活背景。比如,有的志愿者孩子刚出生,就可能不很适合参加这个任务。闯过这些关口后也并非万事大吉,还要在俄罗斯参加长时间的训练和多重遴选。这一过程主要是看志愿者彼此磨合的程度,如果不合群或者个性较强,也会惨遭淘汰。火星志愿者们主要使用英语和俄语交流,现在王跃和来自欧洲的两位同行正在加紧学习俄语。6名参加“火星-500”的志愿者,从2007年夏季报名参加初选的近6000人中最终脱颖而出,承受了一系列体能和心理测试,是真正千里挑一的精英。这是一场“超人”的选拔!在不到200平方米没有窗户的密闭空间内,要度过与世隔绝的520天。被选上的志愿者,除了要非常强壮、高学历,还要具有钢铁般的意志。
从外部看,此次他们“搭乘”的“飞船”就像国际空间站那样,是用好几个巨大的金属舱组装而成。而内部的木质地板和墙面则一派山间木屋情调,只是空间特别狭窄。“飞船”各舱室之间由小型密封舱连接,只能爬行通过。“飞船”一无发动机,二无燃料,更无任何模拟飞行设备。因为这里所要研究的并非飞行方面的技术问题,而是更加微妙的层面——宇航员心理。6名宇航员长期呆在狭小密闭的空间内会如何反应,这才是欧洲空间局和俄罗斯航天局的工程师感兴趣的问题。一场为期105天的模拟飞行已先于此次“火星-500”计划进行,并于2009年7月1 5日划上了圆满的句号。作为“火星-500”之前的整体演练,在接受采访时,法国志愿者希尔幽默地称自己“绝不是为了逃避甲型流感”才参与此次封闭之旅的。
时时被监控
希尔原来是一家民航公司的飞行员。对希尔和他的同伴们来说,这3个月可不是在度假。他们每天的时间是这样分配的:8小时工作、8小时休息、8小时自由时间。至于娱乐则没多少选择,不是看碟片就是打牌。但涉及到多人游戏,必须十分谨慎,以避免惹恼输不起的同伴。是啊,连这样的细节也要考虑到,总不能让一局强手棋变成群殴吧。希尔的放松方式是阅读,或与同伴们聊天(话题选择也要相当注意:不能谈论政治)。他抓住空余时间补足缺失的睡眠。因为自然光的缺失使睡眠受到干扰,昼夜节律的淡化打破了原先的睡眠周期,睡眠很难持续8个小时。
此外,他们还要轮流在控制台值班,着重确保空气过滤装置与发电机组运转无误,大气成分和温度没有异常情况。再者,脑瓜上顶着一串电极也不利于入睡。“飞船”的乘员们处于密切的医学监测之下,每天平均要接受8小时的医学分析!
希尔介绍道:“平常生活中的起床、小便、早餐,到了这儿就复杂多了:起床,小便有专用的瓶子,测量体温、血压、脉搏,然后才轮到早餐。而有些人根本没有空腹小便的习惯。”除了扮演宇航员之外,入选的志愿者还必须干护士的活,自己提取尿液和唾液样品。血样由团队中的医生收集,由船员们在“飞船”上分析,然后将结果传给地面医疗小组。如果发生比感冒更严重的健康问题,在“飞船”上的医疗室里就可进行手术,所需装备一应俱全,一名外科医生将对船上医生进行指导。但是,鉴于“飞船”与地球距离几千万千米,两地信息传递需要20分钟,对话很难保证流畅。志愿者发送的每一句话至少要在20分钟后,控制中心才能收到,而控制中心回复的消息也需要20分钟才能反馈给他们。不过放心,如果哪位志愿者在“火星-500”计划进行中患上癌症或出现心肌梗塞,“飞船”的门还是会为他而开。
验证高血压
为了尽量模拟太空飞行环境,志愿者不许吸烟喝酒,只能像国际空间站上的宇航员一样,选用罐装食品和脱水食品。高血压与不良饮食习惯、特别是与食盐摄入量过高有关。德国纽伦堡大学的研究人员则利用此次“火星之旅”试验,来更准确地检验食盐与高血压的关系。德国纽伦堡大学长期以来一直在深入研究食盐与高血压的关系。他们认为,在日常生活条件下很难对此进行准确的研究,因为人们摄入的很多食盐暗藏在面包、香肠和冷冻比萨饼等食物中,很难量化。而在俄罗斯进行的520天全封闭“火星之旅”试验舱试验则提供了一个绝佳调查机会。德方研究人员将在整个试验期通过标准化的食物配给控制志愿者的食盐摄入量,从每天12克减到9克,最后减到6克。德国研究人员去年就曾在上次历时105天的火星旅行模拟试验中进行过类似的新陈代谢试验。当时5名健康的志愿者在减少食盐摄入量后,血压均明显较低。
为期520天的全封闭试验分为3部分,先用250天时间“飞往”火星,然后在这颗星球表面“停留”30天,最后用240天时间“返回”地球。“火星-500”试验主要目的是探索人与环境的相互作用,了解长期密闭环境下乘组人员健康状态及工作能力状况,特别是获取超长的飞行时间、完全自主控制、资源有限、无法实施身体及心理特殊治疗、完成火星表面出舱活动等条件下的相关数据。
为此,志愿者将完成10项主要试验任务。试验要求一次性携带包括定量的水、食物等全部装船产品,整个飞行期间不进行任何补给。试验一旦启动,只可能往飞船外送样品,不可能往里送东西,也就是说只出不进。因此,像通常在地面散步、洗澡将是很“奢侈”,也是不可能的事情。
在超长“飞行”期间,飞船与外界的通信方式将完全模拟真实火星飞行状态,天地通话有20分钟的滞后期。且志愿者只能通过组织者允许的方式,比如电子邮件与“地面”取得联系。因此,志愿者的生理和心理监测将特别重要,除志愿者的自主心理支持外,预计舱外专家也会适时启动干预手段。在生理方面,比方说每个月抽一次血,舱外专家就会知道志愿者的身体状况。在医疗方面,舱内有一名临床医生会处理各种问题,而王跃和另一名志愿者也是医学专业出身,必要时可以提供协助。还有一个专门的医学实验舱并配备了基本的医疗器械,那里甚至可以做一些简单的手术。
心理成首疾
在一个狭小空间内,对于血气方刚的6个小伙子来说,在将近一年半“与世隔绝”的时间内将共同生活520天,以模拟艰辛的火星之旅。他们能忍受下来吗?希尔回顾之前105天的模拟飞行:对于“飞船”乘员而言,日常生活极为枯燥。刚开始,大家都非常兴奋,一心想着好好完成这一使命。但很快,一切就变成了按部就班,孤寂感将飞船上的志愿者们渐渐吞噬。另外一些反应的强度则超出志愿者的想象:一个无聊的玩笑会让你笑10分钟,这还算是与世隔绝的正面后果。但有时候占据上风的是阴暗面,于是,友好的轻拍肩膀就可能被视为对方的挑衅。这是人体长期遭受封闭环境,必须面对的心理问题。
与“火星-105”计划一样,在“火星-500”计划中,所有参与者都将被24小时摄像,一群精神科大夫将对他们的行为进行抽丝剥茧般地分析。谁会成为领袖?每个成员如何克服长途旅行带来的乡愁?万一发生极其严重的故障而引发紧张情绪,他们将如何反应?研究的课题数不胜数。“火星-105”计划的结果已对改善“火星-500”计划参与者的心理准备工作起到了一定作用,尤其在对冲突的处理上。冲突是此类使命中的头等问题,因为在如此长时间的封闭生活中,乘员之间的紧张关系是不可避免的。宇航员们最好能学会避免冲突、处理冲突的方式。
幸好,“火星-105”计划的3个月中没有发生严重的事情,尽管旅途令人难以忍受。希尔可不打算再参加一次。如果心理压力太大,他们还有个最终发泄途径——健身房。体育锻炼包括在8小时的工作时间内。旅途中重力缺失,肌肉没了用武之地,必须对它们好好保养,否则,宇航员重新回到地球的时候就将瘫作一团。
人类首次模拟火星载人航天飞行试验“火星-500”于2010年6月3日在俄罗斯正式实施密闭。这是人类对太空进行深度探测的一个里程碑式的试验。虽然只是模拟,但520天的隔绝环境,已经是对人类生理和心理耐受能力的极限挑战。来自中国南京的志愿者王跃与其他5名志愿者一起,体验为期520个昼夜的“火星之旅”。现年27岁的王跃是中国航天员科研训练中心航天员教员、航空航天与航海医学硕士。他平时爱好篮球、足球、游泳,先后参与中国神舟七号载人航天飞行任务和中国第二批航天员选拔工作。
超人选拔赛
这次针对火星志愿者的选拔异常严格。首先,火星志愿者面临的是细致繁复的身体检查,然后做的是心理测试,了解每个志愿者的心理承受能力。此外,检查小组还详细地了解每个志愿者的生活背景。比如,有的志愿者孩子刚出生,就可能不很适合参加这个任务。闯过这些关口后也并非万事大吉,还要在俄罗斯参加长时间的训练和多重遴选。这一过程主要是看志愿者彼此磨合的程度,如果不合群或者个性较强,也会惨遭淘汰。火星志愿者们主要使用英语和俄语交流,现在王跃和来自欧洲的两位同行正在加紧学习俄语。6名参加“火星-500”的志愿者,从2007年夏季报名参加初选的近6000人中最终脱颖而出,承受了一系列体能和心理测试,是真正千里挑一的精英。这是一场“超人”的选拔!在不到200平方米没有窗户的密闭空间内,要度过与世隔绝的520天。被选上的志愿者,除了要非常强壮、高学历,还要具有钢铁般的意志。
从外部看,此次他们“搭乘”的“飞船”就像国际空间站那样,是用好几个巨大的金属舱组装而成。而内部的木质地板和墙面则一派山间木屋情调,只是空间特别狭窄。“飞船”各舱室之间由小型密封舱连接,只能爬行通过。“飞船”一无发动机,二无燃料,更无任何模拟飞行设备。因为这里所要研究的并非飞行方面的技术问题,而是更加微妙的层面——宇航员心理。6名宇航员长期呆在狭小密闭的空间内会如何反应,这才是欧洲空间局和俄罗斯航天局的工程师感兴趣的问题。一场为期105天的模拟飞行已先于此次“火星-500”计划进行,并于2009年7月1 5日划上了圆满的句号。作为“火星-500”之前的整体演练,在接受采访时,法国志愿者希尔幽默地称自己“绝不是为了逃避甲型流感”才参与此次封闭之旅的。
时时被监控
希尔原来是一家民航公司的飞行员。对希尔和他的同伴们来说,这3个月可不是在度假。他们每天的时间是这样分配的:8小时工作、8小时休息、8小时自由时间。至于娱乐则没多少选择,不是看碟片就是打牌。但涉及到多人游戏,必须十分谨慎,以避免惹恼输不起的同伴。是啊,连这样的细节也要考虑到,总不能让一局强手棋变成群殴吧。希尔的放松方式是阅读,或与同伴们聊天(话题选择也要相当注意:不能谈论政治)。他抓住空余时间补足缺失的睡眠。因为自然光的缺失使睡眠受到干扰,昼夜节律的淡化打破了原先的睡眠周期,睡眠很难持续8个小时。
此外,他们还要轮流在控制台值班,着重确保空气过滤装置与发电机组运转无误,大气成分和温度没有异常情况。再者,脑瓜上顶着一串电极也不利于入睡。“飞船”的乘员们处于密切的医学监测之下,每天平均要接受8小时的医学分析!
希尔介绍道:“平常生活中的起床、小便、早餐,到了这儿就复杂多了:起床,小便有专用的瓶子,测量体温、血压、脉搏,然后才轮到早餐。而有些人根本没有空腹小便的习惯。”除了扮演宇航员之外,入选的志愿者还必须干护士的活,自己提取尿液和唾液样品。血样由团队中的医生收集,由船员们在“飞船”上分析,然后将结果传给地面医疗小组。如果发生比感冒更严重的健康问题,在“飞船”上的医疗室里就可进行手术,所需装备一应俱全,一名外科医生将对船上医生进行指导。但是,鉴于“飞船”与地球距离几千万千米,两地信息传递需要20分钟,对话很难保证流畅。志愿者发送的每一句话至少要在20分钟后,控制中心才能收到,而控制中心回复的消息也需要20分钟才能反馈给他们。不过放心,如果哪位志愿者在“火星-500”计划进行中患上癌症或出现心肌梗塞,“飞船”的门还是会为他而开。
验证高血压
为了尽量模拟太空飞行环境,志愿者不许吸烟喝酒,只能像国际空间站上的宇航员一样,选用罐装食品和脱水食品。高血压与不良饮食习惯、特别是与食盐摄入量过高有关。德国纽伦堡大学的研究人员则利用此次“火星之旅”试验,来更准确地检验食盐与高血压的关系。德国纽伦堡大学长期以来一直在深入研究食盐与高血压的关系。他们认为,在日常生活条件下很难对此进行准确的研究,因为人们摄入的很多食盐暗藏在面包、香肠和冷冻比萨饼等食物中,很难量化。而在俄罗斯进行的520天全封闭“火星之旅”试验舱试验则提供了一个绝佳调查机会。德方研究人员将在整个试验期通过标准化的食物配给控制志愿者的食盐摄入量,从每天12克减到9克,最后减到6克。德国研究人员去年就曾在上次历时105天的火星旅行模拟试验中进行过类似的新陈代谢试验。当时5名健康的志愿者在减少食盐摄入量后,血压均明显较低。
为期520天的全封闭试验分为3部分,先用250天时间“飞往”火星,然后在这颗星球表面“停留”30天,最后用240天时间“返回”地球。“火星-500”试验主要目的是探索人与环境的相互作用,了解长期密闭环境下乘组人员健康状态及工作能力状况,特别是获取超长的飞行时间、完全自主控制、资源有限、无法实施身体及心理特殊治疗、完成火星表面出舱活动等条件下的相关数据。
为此,志愿者将完成10项主要试验任务。试验要求一次性携带包括定量的水、食物等全部装船产品,整个飞行期间不进行任何补给。试验一旦启动,只可能往飞船外送样品,不可能往里送东西,也就是说只出不进。因此,像通常在地面散步、洗澡将是很“奢侈”,也是不可能的事情。
在超长“飞行”期间,飞船与外界的通信方式将完全模拟真实火星飞行状态,天地通话有20分钟的滞后期。且志愿者只能通过组织者允许的方式,比如电子邮件与“地面”取得联系。因此,志愿者的生理和心理监测将特别重要,除志愿者的自主心理支持外,预计舱外专家也会适时启动干预手段。在生理方面,比方说每个月抽一次血,舱外专家就会知道志愿者的身体状况。在医疗方面,舱内有一名临床医生会处理各种问题,而王跃和另一名志愿者也是医学专业出身,必要时可以提供协助。还有一个专门的医学实验舱并配备了基本的医疗器械,那里甚至可以做一些简单的手术。
心理成首疾
在一个狭小空间内,对于血气方刚的6个小伙子来说,在将近一年半“与世隔绝”的时间内将共同生活520天,以模拟艰辛的火星之旅。他们能忍受下来吗?希尔回顾之前105天的模拟飞行:对于“飞船”乘员而言,日常生活极为枯燥。刚开始,大家都非常兴奋,一心想着好好完成这一使命。但很快,一切就变成了按部就班,孤寂感将飞船上的志愿者们渐渐吞噬。另外一些反应的强度则超出志愿者的想象:一个无聊的玩笑会让你笑10分钟,这还算是与世隔绝的正面后果。但有时候占据上风的是阴暗面,于是,友好的轻拍肩膀就可能被视为对方的挑衅。这是人体长期遭受封闭环境,必须面对的心理问题。
与“火星-105”计划一样,在“火星-500”计划中,所有参与者都将被24小时摄像,一群精神科大夫将对他们的行为进行抽丝剥茧般地分析。谁会成为领袖?每个成员如何克服长途旅行带来的乡愁?万一发生极其严重的故障而引发紧张情绪,他们将如何反应?研究的课题数不胜数。“火星-105”计划的结果已对改善“火星-500”计划参与者的心理准备工作起到了一定作用,尤其在对冲突的处理上。冲突是此类使命中的头等问题,因为在如此长时间的封闭生活中,乘员之间的紧张关系是不可避免的。宇航员们最好能学会避免冲突、处理冲突的方式。
幸好,“火星-105”计划的3个月中没有发生严重的事情,尽管旅途令人难以忍受。希尔可不打算再参加一次。如果心理压力太大,他们还有个最终发泄途径——健身房。体育锻炼包括在8小时的工作时间内。旅途中重力缺失,肌肉没了用武之地,必须对它们好好保养,否则,宇航员重新回到地球的时候就将瘫作一团。