随着美国宇航局的阿尔忒弥斯计划将人类送回月球环境，以及 SpaceX 和蓝色起源等私人航天公司加大了将人类送上火星的计划，人类踏上这颗红色星球的前景似乎比以往任何时候都更加现实。
但如此漫长的旅程到达这个荒芜的世界真的现实吗？
火星往返可能需要三年时间，但单次旅行在太空停留的最长时间为 437 天；俄罗斯宇航员瓦列里·波利亚科夫 (Valery Polyakov) 在 20 世纪 90 年代中期创下的纪录。
尽管有这样的记录，人们普遍还是延长了出行时间。
例如，2023年，美国宇航局宇航员弗兰克·鲁比奥创下了美国人单次太空飞行最长纪录，一次在太空度过了371天。
人体是在地球上凭借其独特的大气和重力进化而来的，那么前往火星会对我们的循环系统、大脑和骨骼产生怎样的影响呢？
火星之旅与人体
太空是一个安全的地方。宇航员受到致癌辐射的轰炸，被限制在狭窄的空间内，并且必须靠有限的饮食生存。
在空间站上的平均停留时间约为六个月。
对国际空间站宇航员进行的研究表明，这种相对较短的暴露不会对人体造成伤害，但太空暴露的长期影响尚不清楚。
2016 年 3 月，美国宇航局宇航员斯科特·凯利和俄罗斯宇航员米哈伊尔·科尔尼延科在国际空间站停留 340 天后返回地球。
进行测试以确定他们的身体在一年内发生了多少变化。
凯利在回归前不久接受电视台采访时表示：“我的身体感觉很好，尽管当我们在家里查看数据时，可能会有比我的感受更重要的影响。
“如果可以的话，我可以再工作 100 天或一年，但我期待着回家。”
尽管国际空间站上的生活很困难，但前往火星旅行将更加困难。
进行此类旅行的宇航员更加孤立，无法与地球上的人们定期沟通。
他们还必须应对三个具体挑战：重力、辐射和限制。
前往火星最大的挑战
重力
火星任务包括三个重力场。首先，在为期六个月的火星之旅中，宇航员将处于失重状态。
然后，抵达后，他们必须在大约是地球三分之一的重力下生活和工作。
最后，当他们返回时，他们必须重新适应地球的重力。
转移和改变重力场是一项艰苦的工作。宇航员失去平衡和空间定向，患有晕动病，并且头眼和手眼协调能力较差。
在尝试将航天器降落在火星上时经历这一切确实非常危险。
但疾病和混乱并不是唯一的危险。生活在零重力下意味着身体的肌肉几乎不需要做任何工作，导致它们随着时间的推移而变得虚弱和恶化。
它会导致健康状况下降，因为心脏和肺部也无法将氧气输送到全身。骨密度每月下降超过百分之一，使宇航员患骨质疏松症的风险更大。
缺乏重力还意味着人体中的液体不能正常流动，而是向上流向头部，对眼睛造成压力并影响视力。
监禁
人类心理学对于宣教的重要性不可低估。在 2010 年的 Mars500 实验中，六人在莫斯科俄罗斯生物医学问题研究所一个没有窗户的小房间里被密封了 520 天。
这个想法是在没有新鲜食物、新鲜空气或阳光的情况下模拟孤立的火星任务。研究结束时，大多数船员都患有失眠和其他睡眠障碍。
与其他人一起在狭小的空间里度过太多时间可能会导致无聊、压力、焦虑和抑郁。
据凯利说，他一年中的大部分时间都在国际空间站的“电话亭大小的盒子”中生活和训练。当前往火星时，这个空间会更小。
NASA只选择精神稳定、随和且具有良好社交能力的宇航员，但研究表明，越是受到限制和孤立的人，他们就越有可能出现行为和精神障碍。
缺乏昼夜周期也会干扰身体的自然节律，导致睡眠不足。
再加上繁重的工作带来的疲劳，所有这些都可能导致机组人员之间的关系破裂，甚至可能导致任务失败。
此外，生活在人体内的细菌很容易在封闭空间的人与人之间传播。
除此之外，狭窄的环境会导致应激激素增加，从而降低人体的免疫防御能力，使其更容易受到相同细菌的影响。
辐射
地球的大气层和磁场保护我们免受有害的紫外线和电离辐射的侵害。在太空中，太阳辐射的风险会增加，从而损害人体细胞并改变 DNA，从而导致癌症。
它还会影响人体的中枢神经系统，导致恶心、呕吐、厌食和疲劳。
在国际空间站上，宇航员要应对比在地球上多10倍的辐射，但由于空间站位于地球磁场内部，因此比在外太空安全得多。
阿波罗任务的前提是宇航员仅在地球磁层保护层之外呆了 10 天。
然而，前往火星的宇航员将受到比人类更高水平的辐射，并且暴露的时间更长。
为了保护它们，航天器必须更大，使飞行更加昂贵和困难，或者由更有效的屏蔽材料制成。
美国宇航局正在研究一种名为氮化硼氢纳米管的结构，它可以提供足够的保护。
由于国际空间站上的辐射水平仍然相对较低，宇航员佩戴剂量计来跟踪他们的暴露情况。
然而，任何火星任务都必须考虑到长期辐射暴露的风险增加。
但美国宇航局还能做些什么来保护长期宇航员免受辐射呢？
“我们还不知道最有效的辐射对策是什么，”美国宇航局人类探索计划前首席科学家马克·谢尔哈默说。
“但是抗氧化剂和修复细胞损伤的药物是我们正在研究的东西，”谢尔哈默说。
图片来源：欧空局/美国宇航局
至于这里提到的其他风险，目前最好的对策是运动和饮食。
谢尔哈默说：“宇航员在国际空间站上训练大约两个小时。这对于对抗肌肉和骨质流失以及心血管疾病非常有效。”这也是一个很大的精神提升。
“重要的是，船员们要在地球上不那么多样化或不新鲜的食物中提供正确的营养。”
有一点是明确的：虽然在火星上生活和工作可能是一项艰巨的挑战，但如果我们要确保宇航员安全前往这颗红色星球，还有很多工作要做。
在太空呆很长时间
斯科特·凯利 (Scott Kelly) 和米哈伊尔·科尔尼延科 (Mikhail Kornienko) 在航天飞机上度过了 340 天，作为 NASA 人类研究计划的一部分，该计划旨在测试太空条件对人体的影响。
两人都定期采集血液、尿液和唾液样本以供日后分析。
他们接受了测试，以测量他们的有氧能力、用手和手指进行精细动作的能力以及认知功能的多个方面。
返回后，科学家将继续测量这些特性，以了解凯利和科尔尼延科在太空中的时间如何影响他们在地球上的康复。
这项研究对于前往火星等目的地的任务尤其重要，宇航员必须在火星上着陆，然后在没有支持人员帮助的情况下在地球上进行艰苦的工作。
即使我们到达那里，宇航员将如何在火星上呼吸？显然，未来几年还有许多问题需要解答。
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