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宇航员往返火星一次至少需要360天 ， 如何保证他们的安全？
按照中美俄三大太空强国的计划 ， 本世纪内是一定会把宇航员送到火星上去的 。 火星离地球最近距离约为5500万千米 ， 最远距离则超过4亿千米 。 这样遥远的距离 ， 对宇航技术提出了挑战 。 因为按照美国国家宇航局的要求 ， 发射一枚载人飞船到火星表面 ， 至少需要180天的时间 。 有的专家认为需要250天左右 。 与此漫漫旅程相比较 ， 地球上的航天器到达月球则只需要3天 。 也就是说 ， 即使按照最快时间来计算 ， 到火星的时间也是到月球的60倍 。
为了踏足火星 ， 宇航员们在这至少180天里面 ， 吃喝拉撒都在一个空间不太大的太空船里面 。 太空环境对人体的伤害 ， 从上世纪五六十年代就开始了研究 ， 目前已经有了一些结论 。 美国和俄罗斯率先做了一些医学研究 ， 论证了宇航员面临太空失重环境时的身体损伤 。 主要的有：
1 ， 骨质流失 ， 骨骼密度的减小；2 ， 肌肉萎缩；3 ， 生育能力的下降；4 ， 免疫能力的下降；视力的永久性损害（男性宇航员会出现眼球长期变形 ， 需要佩戴老花眼镜才能看清东西 ， 女性的情况则要好一点 ， 目前尚不清楚这种男女区别的生理原因）；5 ， 心理状态的不良反应 ， 如抑郁症等；6 ， 基因的改变 。 比如 ， 美国宇航员斯科特.凯利曾经在国际太空站待了一年 ， 他返回地球后 ， 医生对他的身体做了检查 ， 发现他的基因有7%出现了永久性改变 ， 但遗憾的是主要倾向于负面的变化 。
想想吧 ， 到火星至少要180天 ， 返程又要180天 ， 加起来就是360天即一整年 。 已经证实斯科特.凯利在太空微重力环境下生活一年即出现了基因改变 ， 理论上执行火星任务的宇航员大抵也会出现这种健康上的负面情况 。
为了克服这些不利因素 ， 美国和俄罗斯国家航天部门都在积极研究 。 比如 ， 美国国家航天局的内部 ， 成立了一个由内科医师、心理学家和精神病学家的医疗小组 。
除了上述的不利因素 ， 宇航员们还要面临一个很直观的困难 ， 那就是如何抵御来自银河系深处的高能量辐射 。 有史以来看 ， 人类完全脱离地球磁场保护 ， 直接置身于外太空环境的机会不多 ， 也仅有一次 。 那就是美国阿波罗任务期间 。 在当时 ， 由于航天器的速度还没有现今的快 ， 宇航员在宇宙深空辐射中暴露了差不多12天 。 很幸运的是 ， 这些宇航员后面经过身体检查 ， 并没有出现太大的健康损伤 。
【宇航员|宇航员到火星至少360天，如何让他们活着回来？（上）】国际空间站也好 ， 我们国家的空间站也好 ， 其实都被地球磁场所保护 。 包围地球的磁场 ， 其范围向外延伸大约58000千米 ， 叫做范艾伦辐射带 。 范艾伦辐射带 ， 指在地球附近的近层宇宙空间中包围着地球的高能粒子辐射带 ， 主要由地磁场中捕获的高达几兆电子伏的电子以及高达几百兆电子伏的质子组成 。 范艾伦辐射带分为内外两层 ， 内外层之间存在范艾伦带缝 ， 缝中辐射很少 。 这个范艾伦辐射带 ， 它将地球紧密地包裹在中间 。 空间站一般也就是在距离地球表面几百千米的高空 ， 完全被范艾伦辐射带所保护 。
宇航员如果启程去火星 ， 不算逗留在火星表面上的时间 ， 仅在路途上来回就得耗费至少一整年的时间 。 在这个旅途过程中 ， 宇航员们是得不到范艾伦辐射带保护的 。
那么 ， 宇宙中有哪些辐射会对宇航员的身体产生威胁呢？太空中有两种辐射 。 一种是来自于太阳的辐射 。 一种是来源于太阳系以外的辐射 ， 也就是从银河系深处传来的辐射 。 仅来源于太阳的辐射就已经对人类造成大威胁 。 太阳辐射呈现出周期变化 ， 每11年一个循环周期 ， 爆发出来的“太阳风暴”主要通过增强的电磁辐射、高能带电粒子流和等离子体云等三种形式释放 ， 由于脱离了范艾伦辐射带的保护 ， 宇航员相当于承受在地面上高出几百倍的射线辐射 。
但来源于银河系深处的辐射才是更加危险的 ， 其威胁要远远超过太阳 。 天文学家把这种来自于太阳系以外的射线称之为银河宇宙射线 。 在银河系的深处 ， 包括靠近银河系的银心区域 ， 有很多大质量恒星产生的炽热星团 。 比如距离地球20000光年的南天星座之一的船底座 ， 天文学家认为那是一个很强的宇宙辐射源 。 船底座中的亮星较多 ， 其中最明亮的星是“老人星” 。 西方人称它为Canopus ， 意思是“斯巴达国王梅纳雷阿斯的船只导航者” 。 恒星既然比较亮 ， 说明它的能量比较高 。 这种射线携带的能量更强 ， 其中的一些射线可以轻易穿透地球磁场 ， 对人类的细胞组织会造成不可逆转的伤害 。 比如 ， 可能造成癌症、心血管疾病、肌肉骨骼和神经系统的损伤等等 。 据美国国家航天局的研究数据 ， 往返一次火星 ， 宇航员身体遭遇的辐射剂量大约是核电站或者核潜艇工作人员允许辐射剂量的15~20倍 。 核潜艇上的工作人员 ， 他们的患癌几率比普通人增加了3% 。 如果比他们受到的辐射量大15~20倍 ， 对人类身体的危害性可想而知 。
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