美国航空航天局即将在本月底执行“阿尔忒弥斯1号”任务,前往月球。在“猎户座”太空舱中,将搭载两名特殊乘员:Zohar 和 Helga。(另外两名乘员见文末)
实际上,这是一对被命名为“幻影”的人体模型,它们由以色列航天局和德国航空航天中心合作研发,其灵感来自医学研究工具,模仿了人类的骨骼、软组织和部分成年女性的内部器官,能够有针对性地进行试验和数据采集。
辐射生物学家Thomas Berger在“猎户座”太空舱里测试人体模型
长期以来,研究人员一直在收集有关在太空中性别差异如何影响人类健康的数据。然而,到目前为止,关于女性身体在太空极端环境中的研究还十分有限。自上世纪 60 年代至今,来自世界各地的 600 多人遨游了太空,其中只有不到 100 人是女性。
2020 年,一名女性宇航员在国际空间站上出现了深静脉血栓,这引发了一项调查,即使用激素避孕药控制月经周期是否会增加女性在太空飞行期间血栓的风险。(这个问题仍然悬而未决。)在某些方面,女性在太空中表现出了特别的“适应力”。例如,在失重状态下,男性的视力似乎比女性的视力更容易受到视神经周围肿胀的影响。但根据另一项统计,女性在返回地球后经历了更严重的直立不耐受。
女性人体模型Zohar在组装前的模块
除了短期生理和身体的变化外,研究人员寄希望于人体模型身上的还主要集中在暴露于宇宙辐射中。Zohar 身着一件防辐射背心,并配置有能够绘制全身辐射暴露水平的传感器,用于帮助人类进一步了解宇宙辐射如何影响女性的身体和生理。这也是为了保护未来参与“阿尔忒弥斯”任务的女性宇航员——首位(第一批)登上月球的女性。
如今,关于辐射研究所获得的大多数数据都来自对啮齿动物的实验室研究,以及对原子弹爆炸和核泄露事故幸存者的观察。研究表明,女性幸存者的致癌率高于男性幸存者,这是因为女性比男性更容易受到辐射副作用的影响。不久前,美国航空航天局提高了宇宙辐射可接受水平的标准,将所有宇航员的辐射剂量进行了更严格的限制。
女性人体模型Zohar和男性人体模型Helga
宇宙辐射不同于核辐射。在核事故或战争行为中,辐射是二维的,这意味着人体某些器官可能会受到比其他器官更多的辐射。但在太空中,辐射“被认为是无所不在的”——人体将全方位暴露在辐射中。数据表明,月球上的辐射暴露率比空间站上的宇航员所经历的辐射暴露率高出 2.6 倍。即便如此,在空间站的一个星期里,宇航员暴露在辐射中的量也相当于人类在地球地面上一年多的辐射量。
这就是 Zohar 和 Helga 的用武之地。在它们的内部,有一个由上万个被动传感器和 34 个主动辐射探测器组成的网格,这些传感器将为研究人员采集数据,以了解在太空飞行中人体的哪些部位与电磁波接触最多。有些器官可能受到软组织层的保护,而有些则没有——这将帮助工程师设计更有针对性的装备来保护人体最危险的区域。
除了宇宙辐射对男性和女性身体影响的实验,“阿尔忒弥斯1号”任务还携带了酵母、真菌、藻类和植物种子。在一个名为“生物探测”(BioSentinel)的项目中,“猎户座”太空舱将释放 CubeSat 卫星进入绕月轨道——它携带有酵母细胞,用于测试微生物如何在深空环境中生存。
在整个“阿尔忒弥斯1号”任务的绕月过程中,还将发射另外 9 颗卫星,用来研究月球环境的各个方面,包括太空天气和太阳辐射爆发的探测器、绘制月球两极地区最黑暗和最寒冷之处水冰存储的装置,以及日本宇宙航空研究开发机构的一个微型着陆器。
“阿尔忒弥斯1号”任务“猎户座”太空舱前往月球示意图
“阿尔忒弥斯1号”乘员之一“小羊肖恩”
Zohar 和 Helga 并不是“阿尔忒弥斯1号”上唯一的“乘客”。一只来自英国的毛绒羊玩偶“小羊肖恩”(动画角色)也将参与其中,此外,在“猎户座”的指令长座位上,名为“Moonikin Campos”的男性人体模型将配备传感器并穿着第一代“猎户座”乘员生存系统——“阿尔忒弥斯”的人类宇航员将使用该系统。