​DAOrayaki |用于太空旅行的低温睡眠

今天,在人类几乎了解了关于地球的一切之后,我们开始关注太空。

​DAOrayaki |用于太空旅行的低温睡眠

今天,在人类几乎了解了关于地球的一切之后,我们开始关注太空。

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资助地址:  DAOrayaki.eth

投票进展:DAO Reviewer  1/0 通 过

赏金总量:30 USD

研究种类:Space Exploration, Space  Travel, Cryogenic Sleep

原文作者:   Alessandra Gorla

创作者:SueT@DAOrayaki.org

审核者:Heyyawn@DAOrayaki.org

原文:  Cryogenic sleep for space travel

在 500 万到 700 万年前,东非阿法尔三角地区[]的一些类人猿动物开始用两条腿行走,人类的第一批祖先[]出现了。自此,他们开始扩张以及探索。他们迁移到其他大陆,在现在的欧洲、亚洲和美洲居住。他们中的一些人建造了船只,并航行万里来到那些他们甚至并不知道的岛屿。今天,在人类几乎了解了关于地球的一切之后,我们开始关注太空。50 多年前,我们踏上了月球。而现在,我们的下一个目标是火星[]。在这之后,我们可能会把注意力转向太阳系的其他行星,我们会进一步探索银河系。也许,我们最终会前往其他星系。

你是否曾经仰望过月球,想知道从那里你看到的地球是什么样的吗?

为什么我们(可能)需要低温睡眠

与太空旅行有关的一个大问题是速度和距离。由于行星之间的距离很远,可能需要几年,甚至几个世纪才能到达那里。让我们先考虑一下我们太阳系内的星际太空旅行。根据美国国家航空航天局(NASA)的数据[],在目前的技术条件下,平均而言,当火星沿其轨道距离地球 4.8 亿公里时,我们将需要大约 7 个月的时间才能到达火星。我们需要大约 6 年时间[]才能到达木星,9.5 年[]才能到达冥王星。如果你曾经在长途飞行中感到无聊,想象一下在宇宙飞船内等待数年。

再现在想象一下,如果我们决定在星系之间旅行,那需要多长时间。例如,我们想去仙女座星系[],这是一个距离我们最近的大型螺旋星系。我们将需要跨越 253.7 万光年的距离,大约是 2283.3 亿公里。如果我们将这个数字与登陆火星所需的 7 个月进行比较,我们可以看到,到达仙女座星系大约需要 2800 万年。这个数字虽然并不准确,但它已经可以让我们了解星际旅行需要多少时间。既然没有人可以活那么久,而我们的意识仍然是易逝的[],那么我们怎样才能解决这个问题呢?

许多科幻电影,如《2001年:太空漫游》[]《星际穿越》[]《太空旅客》[],已经向我们展示了一种可能的选择:诱导性低温睡眠,也被称为人工休眠——其实这个说法并不对!确切地说,“低温睡眠”意味着非常低的温度,而“人工休眠”通常只需降低几度就能实现。然而,在媒体中,这两个术语通常被交替使用。

仙女座星系是我们用肉眼能看到的最遥远的东西 — 图片来源:Peter Forister

低温睡眠:优点和缺点

低温睡眠可以被看作是一种人工诱导的人类冬眠。在自然界中[],有几种动物可以通过降低体温来减少新陈代谢。在这种状态下,它们可以在食物和水都有限的情况下持续数月。举个例子,地松鼠[]在一种叫做 torpor 的冬眠状态中度过 8 个月,在此期间,它们的心率、新陈代谢和体温都低得惊人。几个月后,它们的身体开始变暖,并在没有任何损伤的情况下“复活”。虽然人类不能自然地决定自己冬眠,但在技术上可能是可行的。一些研究人员目前正在研究如何让人类进入类似于低温睡眠的状态。从医学角度来看,这可能有助于治疗心脏病、糖尿病和阿尔茨海默氏症等疾病[]

但低温睡眠对太空旅行有什么好处?

● 首先,宇航员将能够在不知不觉中旅行数月。当不得不在一个非常小的空间内与其他人共度如此多的时间时,心理健康的确是一个问题。

● 此外,他们需要的食物和水将大大减少。通过携带更少的货物,飞船可以使用更少的燃料。

● 低温睡眠室可以更有效地保护宇航员免受宇宙辐射的伤害。在地球上,大气层和磁屏蔽保护我们。在太空中,宇航员则暴露在辐射之下[]

● 这些太空飞船的舱室可以有类似地球的人工引力,使宇航员的身体保持良好状态。事实上,由于缺乏重力,宇航员必须通过平均每天两小时[]的运动来对抗肌肉萎缩或骨骼退化。在像航天器这样宽广的空间内产生人工重力所需的技术将是极其复杂且昂贵[]的。另一方面,低温睡眠室的尺寸很小,人们正在研究在其中产生重力的可能性。

● 最后,低温睡眠(与低温保存相比)可以相对容易地恢复,只需将身体恢复到正常温度,对身体没有损害。

那么,缺点又是什么?

● 首先是这种技术还并不完善

● 其次,冬眠并不能完全停止衰老。通过使用低温实现的新陈代谢减少减缓了衰老过程。有了先进的技术,衰老可以被大大减缓,甚至可能是几个世纪。然而,不幸的是,单靠低温睡眠并不能让我们前往仙女座星系。

电影《太空旅客》(2016)中的低温睡眠舱

用于太空旅行的低温保存

如果我们想最终到达银河系外的星球,低温保存可能是我们正在寻找的解决方案。低温保存是身体在合法死亡后经历的一种程序,通过使用非常低的温度(-196℃),使其在需要的时候得到保存。事实上,通过玻璃化处理[],所有的生物过程都会停止。宇航员甚至可以保存长达 28,000 年,几乎没有任何变化或退化。

显然,在考虑如何将低温保存应用于太空探索之前,有必要开发复活所需的必要技术。无论如何,我们在银河系中仍有很多东西需要探索。

目前的低温睡眠研究

实际上是否有研究人员试图为太空旅行实现低温睡眠?答案是肯定的。航天公司 SpaceWork Enterprises[] 的工程师和科学家正在为美国国家航空航天局进行一个名为“移居火星途中的诱导蛰伏转移舱( Torpor Inducing Transfer Habitat For Human Stasis To Mars)”[]的项目。

这个想法是使用一种称为治疗性低温(TH)[]的医疗做法,它通常适用于外伤治疗。通过将身体降温仅 5 至 7 摄氏度,新陈代谢率会明显下降。事实上,核心体温每降低 1 摄氏度,新陈代谢率就会下降 5% 至 7%。

宇航员将经历几个为期两周的人工休眠。在这些日子里,他们将接受静脉注射,他们的排泄物将通过导管排出。

WorkSpace 为美国宇航局静止舱的设计

总结

考虑到已经在开发的低温睡眠,这项技术用于太空飞行可能并不遥远。当然,仍有许多问题需要解决。太空旅行有许多困难。对于其中一些问题,我们仍然没有找到解决方案。但是,如果我们回顾过去,当我们可用的技术仍处于起步阶段时,即使是在过去的航海时代也同样会遇到一些困难。

未来,我们很高兴有机会见证航空航天技术的发展。复活技术将使我们能够拯救生命,使我们的成员有机会延长生命。谁又能预知低温技术在未来是否真的会被用于星际旅行呢?


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