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科學家研究讓太空人「冬眠」作長途太空旅程

隨著各國航天技術迅速發展,太空旅遊逐漸從幻想變為現實。繼踏足月球後,人類的下一個目的地是火星。

太空探索科技公司SpaceX執行長馬斯克(Elon Musk)今年9月就在社交媒體平台X發文說,SpaceX計劃在兩年內啟動約五項前往火星的無人「星艦」(Starship)任務。如果星艦能順利通過測試,不久將來會首次載人前往火星。美國太空總署也計劃在2030年派人前往火星。

然而,地球與火星的距離較與月球遠得多,長時間太空飛行不但需要物資,更對太空人的身體和心理影響,「冬眠」(hibernation)可能是最好的解決方案,既可節省成本,還能使太空人的身體減少在微重力下的消耗。

火星和地球的最近距離約有5,500萬公里,最遠時會超過4億公里,太空飛行最少需要39天才能到達火星,最長更需要289天,來回需時達20個月,航程中需帶備足夠食物、食水和氧氣等物資。據歐洲太空總署(ESA)估計,一位太空人需要30公斤食物和水。

此外,太空中充滿輻射,高水平的輻射會傷害人體的淋巴細胞,降低太空人免疫系統;人類長時間處於無重狀態,肌肉和骨骼也有萎縮的危機。這段漫長和枯燥的旅程也會令太空人產生心理壓力。

歐洲太空總署的人類和機器人研究專家珍妮花‧吳─安(Jennifer Ngo-Anh)表示,長時間飛行對太空人最大的挑戰,就是骨骼和肌肉質量流失。即使在配有高科技健身器材和鍛煉課程的國際太空站,大部分太空人會在一個月內流失多達20%的肌肉質量,導致太空人骨骼弱化。太空人經過太空任務返回地球後,通常都要用輪椅或擔架協助,離開太空艙。

科學家一直建議,在長途太空飛行過程中,可以令太空人進入冬眠」狀態。美國太空總署多年來已在研究北極地松鼠(Arctic ground squirrels)的冬眠模式。許多哺乳動物進入冬眠狀態後,體溫下降,減慢大腦和新陳代謝活動,以節省能量。然而,人類無法冬眠,因為人體無法儲存足夠脂肪來維持大腦活動,亦無法承受體溫大幅下降。

德國格賴夫斯瓦爾德大學(University of Greifswald)的動物學家杰拉爾德‧克思(Gerald Kerth)和他的研究團隊最近在《美國國家科學院院刊》期刊上發表一項研究,研究蝙蝠血液在冬眠時的情況,可能有助人類在太空飛行時進入休眠狀熊。

研究團隊分析了數十萬隻會冬眠的普通夜蝠和不冬眠的埃及果蝠(Rousettus aegypticus),再與人類的紅血球對比,發現動物體內溫度從攝氏37度降至22度時,所有物種的紅血球結構都發生顯著變化,細胞變得更小、更濃稠,以減少水分與生化反應,適應寒冷和保存能量。

有趣的是,當體溫驟降到攝氏10度時,人類血球便會停止反應,蝙蝠的紅血球仍能保持正常和彈性,維持流動,將氧氣和養分傳送到人體各部分’。科學家計劃將蝙蝠血液的這種特性在人體複製,透過藥物令人類的紅血球也產生如蝙蝠對寒冷的反應。這樣太空人進入「冬眠」狀態,將不需要那麼多資源和氧氣來度過度艱苦的太空旅程,人類更有可能探索宇宙。

此外,目前對「休眠」或「蟄伏」狀態的研究也可應用到醫學,大腦腫瘤移除手術時,也會利用「深度低體溫循環停止術」(deep hypothermic circulatory arrest,DHCT),以極低溫來暫時停止大腦功能。

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