8 月 27 日,所有人的目光都将聚焦在美国宇航局位于佛罗里达州的肯尼迪航天中心,观看一次历史性的飞行。
SpaceX 的猎鹰 9 号火箭将把 Dragon 载人太空舱和四名私人宇航员送入太空。北极星黎明号任务将飞到迄今为止商业航天史上的最高高度。它还将是第一次穿越环绕地球的危险辐射带,并首次由普通公民而非训练有素的宇航员进行太空行走。
与此同时,宇航员们将在飞行前、飞行中和飞行后监测他们的健康状况——从眼睛和骨骼健康到认知能力。这将有助于我们进一步了解短短几天的太空飞行如何改变我们的生物学——例如,哪些基因被打开或关闭,免疫力如何变化,以及为什么即使在太空短暂停留也会出现眼部问题和骨密度降低等众所周知的挑战。
这些信息将存入开源生物库,帮助科学家们合作研发短期飞行甚至更长时间的月球、火星及更远距离飞行的治疗方法。
此次发射是计划中的三次北极星任务中的第一次,旨在推动技术和医疗保健的发展,有朝一日可以推动我们深入太空。以下是您需要了解的内容。
突破界限
这次任务的负责人是贾里德·艾萨克曼,他对太空旅行并不陌生。
2021 年,他资助了“灵感 4 号”任务,这是首个全民环绕地球飞行的航天任务。该任务表明,普通人经过短暂的训练就能进行太空飞行,并为我们提供了关于短暂太空飞行如何改变身体的丰富见解。
陪同艾萨克曼的还有任务飞行员斯科特·“基德”·波蒂特(前美国空军中校)和两名 SpaceX 员工。30 岁的运营工程师萨拉·吉利斯是团队中最年轻的成员,将与艾萨克曼一起进行太空行走。任务专家兼医务官安娜·梅农曾在 NASA 工作七年,负责协调任务控制中心的医疗护理。
研究小组将在龙飞船内停留五天,飞行高度可达 870 英里——这是自美国宇航局阿波罗计划以来人类距离地球最远的距离。
他们的飞行轨迹将穿过两个致命的高辐射“圈”之一,即范艾伦辐射带,来自太阳和其他来源的高带电粒子被地球磁场捕获。这些区域特别危险,因为这些粒子可能会穿透太空舱并穿透人体。为了拓展到宇宙,我们需要学习如何保护宇航员免受此类辐射。
太空医学
北极星黎明号与 31 家机构合作,探索太空飞行对健康的影响。多年来,专业宇航员一直在接受太空飞行训练——而民用宇航员则提供了一个难得的机会来研究微重力对普通太空旅行者健康的影响。
许多研究都是 NASA 人类研究计划与太空健康转化研究所 (TRISH) 合作开展的。TRISH 由贝勒医学院、加州理工学院和麻省理工学院牵头,是一个科学联盟,致力于研究如何在深空任务期间保证宇航员的安全和健康。
太空飞行会改变人体。太空行走可能会带来更多变化。一个以“灵感 4”号为基础的项目将在飞行前、飞行中和飞行后收集机组人员的生物样本(就像年度健康检查一样)。这些样本随后将被处理并添加到“太空组学和医学图谱”中,其中包括机组人员的基因构成和基因表达变化(哪些基因在冲刺进入辐射带后被打开或关闭)。
其他研究将深入探讨辐射和微重力的影响。
TRISH 的一个团队将分析任务期间辐射对不同身体组织的影响,并检查任何变化是否会持续或回到地球上后恢复正常。之前的研究主要研究在距离我们地球较近的国际空间站上生活数月的宇航员。北极星黎明号的机组人员在更高海拔处将受到更多辐射。这些数据可以帮助我们在未来降低辐射风险。
另一个团队将测试一种名为Butterfly IQ+的手持式超声波工具。它不像科幻电影《普罗米修斯》中的 AI 医疗舱那样完全自动化,但其理念类似:能够即时诊断和治疗意外的医疗问题对于太空旅行至关重要。机组人员将在太空中测试该设备的各种潜在用途,例如收集膀胱功能或血液和体液状态的医学级图像。
该工具对于太空行走尤其有用。与国际空间站不同,龙飞船没有气闸。当艾萨克曼和吉利斯进行太空行走时,整个太空舱将打开,进入太空真空状态。压力的突然变化可能会导致潜在的危及生命的状况,即减压病或“减压病”。潜水员在上升速度过快时会出现这种情况,氮气会在血液中形成气泡。诊断工具可以捕捉这些危险的情况。
另一组研究将重点关注骨密度和体液。卡尔加里大学与 TRISH 合作,使用高分辨率设备扫描宇航员手腕和脚踝的骨骼结构,这是潜在骨质流失的指标。如果他们检测到变化,这将是有史以来最早捕捉到太空飞行对骨骼健康影响的一次研究。与此同时,达特茅斯的一项研究正在监测第一次晨尿样本是否可以预测骨骼和肌肉健康状况。
微重力环境还使药物(例如 Advil)的效果变得不可预测。我们的体液、肠道功能和新陈代谢在太空中都会发生紊乱,这会影响常见药物的作用。北极星黎明号机组人员将测试几种常见药物,并记录它们在太空中的表现。
与此同时,团队还将通过一系列认知测试来考验他们的思维。这些测试由 NASA 和其他机构开发,包括十种不同的任务(有点像 Wordle 或其他游戏),需要在平板电脑上完成。但这些测试专门测量与太空飞行相关的大脑功能。其他测试询问每位机组人员在做决定时愿意承受多大的风险,他们是否能够集中注意力,以及他们是否能够健康地处理情绪。
毫无疑问,这次任务充满风险。在太空行走中,艾萨克曼和吉利斯将测试 SpaceX 新设计的舱外活动服,该服不包含生命支持系统。相反,两人将通过连接在 Dragon 上的脐带管获得所有氧气和其他支持。
尽管如此,这次任务有望增强我们在太空适应、生活和工作的能力。
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