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對話郭金虎:月壤能不能種菜?空間站里生物鐘怎么變?聊聊空間環(huán)境里的生命故事
最后更新: 2024-06-04 15:15:05觀察者網(wǎng):在十幾天的“奔月”或幾個月的“奔火”過程中,生物鐘又會怎么變化?
郭金虎:月亮很容易讓人失眠,比如讓一千年前的蘇軾失眠,大半夜去承天寺找張懷民一起夜游。不僅古人想去月球,現(xiàn)代人也很渴望,這一點(diǎn)甚至在音樂上也有體現(xiàn),張雨生有首歌就叫《帶我去月球》,國外有首好聽的爵士樂叫Fly me to the moon。
在地球上,一些神秘主義者認(rèn)為月球會影響人的很多生理活動,包括生物鐘和睡眠,但這方面的證據(jù)并不充分。比較可信的是,月球以及月球引起的潮汐對海洋魚類的生殖行為影響非常明顯。
當(dāng)我們離開大地飛向月球,所面臨的環(huán)境和地面上差異非常大。站在荒蕪的月球上,地球仿佛成了藍(lán)色的月球,浮在空中。月球上除了南北極外,其他地方要28天才完成黑夜、白天的輪轉(zhuǎn),這和地面的24小時周期很不一樣。月球表面的輻射很強(qiáng),重力只有地球表面的1/6,這些因素對人的節(jié)律具有怎樣的影響還缺乏系統(tǒng)性的研究。
但是,我們不妨來看看參加阿波羅計劃的美國航天員的說法。阿波羅7號和8號任務(wù)的航天員節(jié)律紊亂比較明顯,阿波羅9號和10號任務(wù)對航天員作息進(jìn)行了調(diào)整,睡眠有所改善。阿波羅11號任務(wù)里,航天員完成了登月,在月球上停留了21.6小時,在月球上行走的阿姆斯特朗和奧爾德林的睡眠都不好,原因包括持續(xù)的強(qiáng)烈陽光照射、航天服帶來的不適,以及來自地面指揮部的密集指令等。
此外,人類首次登月給他們帶來的榮譽(yù)感和興奮感等心理因素,可能也是干擾他們睡眠的原因。
迄今為止,人類還沒有踏上前往火星的征程,所以節(jié)律在火星上如何變化還不清楚。但是,也有人做了一些模擬火星環(huán)境的實(shí)驗(yàn),例如在鳳凰號火星車任務(wù)期間,地面操控人員每天并不是按照地球自轉(zhuǎn)的24小時周期作息的,而是按照火星的晝夜周期——火星一晝夜為24小時39分鐘。這項研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn),即使只相差約四十分鐘,工作人員的節(jié)律和睡眠也難以適應(yīng)。
我們曾經(jīng)對一名在模擬火星周期下生活了一個月的志愿者進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)火星周期可能會影響人的節(jié)律和情緒,不過由于這次研究只有一名志愿者,所以還需要后續(xù)更多實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。
觀察者網(wǎng):那與人類相比,其他生物在失重環(huán)境中會不會表現(xiàn)得更加“強(qiáng)悍”?中國空間站進(jìn)行了哪些有趣的生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)?
郭金虎:跟人類相比,微生物總體而言更“強(qiáng)悍”,生存能力更強(qiáng)。但在真空環(huán)境里,它們也難以生存?,F(xiàn)在所知能在真空環(huán)境里存活的少數(shù)生物中,有一種叫水熊蟲。歐洲空間局曾開展過一項研究,在258—281千米高的低軌道空間的10天時間里,把脫水的成年水熊蟲暴露在空間的真空環(huán)境下,結(jié)果水熊蟲仍然能夠存活,并且返回地面后存活率也沒有明顯降低。
另外還有耐輻射奇球菌,它可以抵御極度的脫水、寒冷、真空、強(qiáng)酸、營養(yǎng)缺乏等嚴(yán)苛環(huán)境,對輻射也有超強(qiáng)耐受力,它是目前已知抵御極端環(huán)境的能力最強(qiáng)的,被“吉尼斯世界紀(jì)錄”收錄,還被譽(yù)為“世界上最頑強(qiáng)的細(xì)菌”。
在空間站里,環(huán)境沒這么極端,微生物和人類生活在一起。但微生物在太空中的生存狀況是很難預(yù)測的,可能會具備更強(qiáng)的生存能力,也可能弱化,并不是所有生物都能夠慢慢適應(yīng)太空的生存環(huán)境。當(dāng)然,為了保證航天員的健康,對微生物的處理肯定是要慎重的。特別是航天員在軌時間長了,會出現(xiàn)免疫力下降,這時候就容易“小病變大病”(“阿波羅7號”的幾位航天員就曾經(jīng)被疾病折磨得疲憊不堪,這種疾病在地球上只能算是小毛病的感冒)。
去年,神州十六號航天員乘組在中國空間站進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)(中國載人航天工程辦公室)
在其他方面,中國空間站也進(jìn)行了不少生命科學(xué)實(shí)驗(yàn),比如植物種子的太空栽培、對干細(xì)胞在太空生長的研究,還有包括失重環(huán)境對肌肉和骨骼影響的研究。說點(diǎn)有趣的,也是我在書中寫到的,比如航天員景海鵬曾展示過在空間站里養(yǎng)蠶,這是香港中學(xué)生提出的一個研究項目,目的是探究蠶在空間環(huán)境下生長、發(fā)育的變化。景海鵬發(fā)現(xiàn),與在地面時的情況相比,這些生長在太空里的蠶寶寶長得不是很健壯,也不太愛活動。
“天宮二號”中嘗試了種菜,不過是實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的,沒有吃。在神舟十四號任務(wù)中,航天員也在空間站種植擬南芥、水稻和生菜等植物,還品嘗了他們自己種植的生菜。種植生菜用的基質(zhì)不是土壤,而是蛭石。我們在家里養(yǎng)花也經(jīng)常會用到蛭石,它具有自重輕、透氣和保水等特點(diǎn),可以增加土壤蓬松度,而且具有調(diào)節(jié)土壤酸堿平衡的功效,常與泥炭、珍珠巖等進(jìn)行搭配使用。
培養(yǎng)生菜的培養(yǎng)箱并不是從地面帶上去的,而是在天上采用3D打印技術(shù)打印出來的。盡管沒有了重力,生菜仍然保持著向光生長的特性,并且生長得似乎比在地面上要高一些。由于沒有重力,所以不能像在地面上那樣澆水,而是將水注入生菜根部的蛭石里。
觀察者網(wǎng):隨著載人航天技術(shù)的進(jìn)步,商業(yè)太空飛行的話題愈發(fā)火熱,海外一些公司正積極推進(jìn)將游客送入亞軌道的商業(yè)飛行任務(wù)。在您看來,未來的商業(yè)航天飛行具有怎樣的發(fā)展前景?沒有接受過訓(xùn)練的普通人可以暢游太空嗎?
郭金虎:現(xiàn)在航天已經(jīng)逐漸成為大家習(xí)以為常的話題了,技術(shù)越來越成熟,風(fēng)險也不斷地降低,將來肯定會有更成熟的商業(yè)航天飛行。太空旅行對身體素質(zhì)當(dāng)然是有一定要求的,但不需要像航天員那樣強(qiáng)的身體素質(zhì)。就像長途客車的司機(jī)與乘客,一般人沒辦法駕駛客車爬山路,但乘客不需要考慮開車的問題。
游客在太空停留的時間一般不會很長,游客只要能夠承受住火箭發(fā)射時的加速度,在出發(fā)之前接受適應(yīng)失重環(huán)境的訓(xùn)練,回到地面之后進(jìn)行一些康復(fù)訓(xùn)練就可以了。
標(biāo)簽 中國航天- 責(zé)任編輯: 陳思佳 
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