太空冬眠非你所想象
  来源:黑龙江日报客户端  作者:章谦
2018-02-23 15:58:38

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电影中的太空冬眠。

2016年底上映的科幻大片《太空旅客》再次引发人类对太空冬眠旅行的设想。电影里,男女主人公乘坐宇宙飞船前往太空基地,以睡觉并冷冻冬眠的方式飞行120年,到达目的地后再唤醒,这样120年航程就不会对生命衰老造成影响。

科幻为何喜欢太空冬眠

其实,不只这一部电影描写了以冷冻冬眠进行太空旅行,很多科幻电影都涉及到此话题,这缘于两方面原因。

第一,睡眠和冬眠具有某些相似性,至少从表面上看几乎是一模一样。动物冬眠研究发现,随着新陈代谢进入极端的微弱状态,身体和大脑的能量消耗大大降低,进入一种昏睡状态(生理功能几乎停止,接近死亡);同时血小板和白细胞会从血液慢慢流向淋巴结,并囤积在那里,这可以防止因长时间静止而造成的凝块,并且避免将来体温恢复时可能导致肾脏损害的炎症并发。这些从外表上来看,好像与睡觉一模一样,曾经很长一段时间科学家也以为冬眠就是在冬天睡觉。

第二个原因,冷冻冬眠是伴随科幻小说诞生兴起的,通过这种方式可以造成不同时空的“错乱”“穿越”,为主人公提供了情节铺垫。

而且,这种方式还受到正规科学研究机构——美国航空航天局的支持。它努力使科幻小说中的冬眠旅行成真,长期致力于此类技术研发,也取得了一定成果。研究发现,以37℃恒温为前提,若冷冻冬眠,那么体温每下降一度,新陈代谢就减慢约7%。目前所能控制的最低温是32℃恒定体温,它能保持神经系统功能正常,这关乎呼吸和心跳能否正常运行,是至关重要的,若再降低,就无法控制了,是致命的。

临床医学的低温冷冻

即使如此,冬眠研究依然给医学带来了新的启发和突破。多年来,医学的急诊领域一直寻求某种技术,可以争取更多抢救医治时间。

某些受伤特别严重的患者送到医院时,生命是以分钟为单位来计算的,时间极其宝贵。这时冬眠技术便能派上用场。医生们会以主动冷却的方式,使部分身体组织被动进入“冬眠”状态,间接“切断”组织细胞的血液供应(新陈代谢减慢,耗氧量减少),从而赢得抢救时间。同时,还会给患者注射小剂量麻醉剂,防止患者因冷却而身体发抖。

现在这种短暂冷却技术,在有些医院已成为一种常规抢救程序。那么,未来它能否用于太空旅行呢?

太空旅行需要冬眠

如果真实现《太空旅客》里的冬眠120年,丝毫不影响身体健康的技术水平,绝对是人类一大突破。然而若照目前研究发展,即使短暂的冬眠,对人类的太空探索仍是有很多好处的。

首先,可以减少物资供应。比如未来开发火星时,从地球飞往火星约需6个月航程,船员进入冬眠状态,可以降低新陈代谢和能量消耗。这意味着原本6个月生命的能源消耗可以压缩至1个星期,甚至根本不需要,大大节约发射成本,同时可以携带更多装备,大大提升效率。

其次,有益于宇航员的健康。失重状态下,宇航员的脊髓液会上升浸入头骨,增加脑压,这会导致大多数宇航员视力下降。另一方面,失重还导致宇航员肌肉萎缩和骨质疏松。在6个月航程中,避免这些健康隐患的最好方法,就是冬眠。不需要每天必须保持一定运动量才能维持肌肉骨骼正常,只需要在冬眠时给予肌肉和骨骼一定的神经刺激(微弱电刺激)就能实现。正常有意识状态下,微弱刺激也会让人感觉不舒服,但冬眠时人们根本不会觉察到。

再次,可以避免宇宙辐射。太空飞行会使宇航员长期暴露于宇宙辐射,导致严重的健康隐患,增加癌症风险。如果建造包裹宇宙飞船,甚至只是包裹整个居民区的大面积有效电磁护盾,成本也过于巨大。冬眠就是一种比较可行的解决方案。

因为冬眠会限制宇航员的活动范围,甚至上全程只待在小小的冬眠舱里。为冬眠舱建造磁护盾,则是可行的,能保护宇航员整个身体免受辐射。实际上,这种方案已经被提上了研究日程。

在浩瀚宇宙面前,人类短暂的生命,实在“惨不忍睹”。正因此,对人类冬眠的研究也显得很迫切。美国有关方面展开了更激进的实验,他们开发一种新技术,用低温盐溶液置换血液,以期把人快速冷冻、冬眠。新陈代谢将完全暂停,心跳也暂停,呼吸也会停止,大脑也不存在明显活动。目前只对狗进行了实验,快速置换血液后,冷冻冬眠了3个小时,然后被“唤醒”,成功恢复正常。未来,或许这些狗将成为第一批太空旅行的“乘客”。

(摘自《大科技》)

(编辑:李树泉 责编:赵宇清)

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