在好萊塢科幻電影里，宇航員們通常伴隨著一陣氣體的嘶嘶聲，從充滿未來(lái)感的休眠艙中蘇醒。他們伸個(gè)懶腰，喝杯咖啡，目的地星球就已經(jīng)近在咫尺了。

電影這么拍，一方面是為了加快敘事節(jié)奏，但另一方面，它無(wú)意中揭示了載人深空探測(cè)中最核心、最讓人頭疼、也最致命的物理學(xué)難題：后勤補(bǔ)給。

當(dāng)你仰望星空，驚嘆于 SpaceX 的“星艦”那百米高的龐大身軀，或者被大推力火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴射的馬赫環(huán)所震撼時(shí)，你可能沒(méi)有意識(shí)到，真正阻礙人類踏上火星的，不是發(fā)動(dòng)機(jī)的推力不夠，而是宇航員每天要吃喝拉撒的那些“零碎”。

從地球去火星，單程大約需要 180 天到 250 天。

如果是一支 4 到 6 人的常規(guī)小隊(duì)，在這長(zhǎng)達(dá)大半年的旅途中，他們不睡覺(jué)的時(shí)候都在消耗資源、制造垃圾、并且容易產(chǎn)生嚴(yán)重的心理問(wèn)題，面對(duì)這個(gè)幾乎無(wú)解的死局，NASA支持的研究團(tuán)隊(duì)給出了一個(gè)極其硬核且充滿科幻色彩的答案：別讓他們醒著，讓他們?cè)诙吲摾锼?180 天。

要理解為什么 NASA 非要讓宇航員睡覺(jué)，我們必須先算一筆賬。

一個(gè)成年人，為了維持基本的生命體征和健康，每天大約需要消耗，0.8 公斤 脫水食物，2.5 公斤 飲用水，0.8 公斤 氧氣，加起來(lái)，每天大約需要消耗 4.1 公斤 的消耗品，假設(shè)一個(gè) 4 人車組，單程飛行 180 天，在不考慮任何冗余和備用的情況下，僅單程就需要：2952 公斤。

這還只是單程，加上火星表面的駐留時(shí)間和返程，所需的消耗品質(zhì)量將輕易突破 10 噸 到 15 噸，

然而有效載荷每增加 1 公斤，需要增加的燃料是呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的，那 15 噸的漢堡、飲用水和氧氣瓶，為了把它們推離地球引力井并送往火星，你可能需要在地面多裝載幾百噸的燃料，火箭會(huì)變得無(wú)比龐大、復(fù)雜且昂貴。

更糟糕的是，除了吃喝，清醒的宇航員還需要：寬敞的活動(dòng)空間，巨型生命維持系統(tǒng)，輻射防護(hù)層，這又是一堆載荷。

為了打破火箭載荷的詛咒，NASA 的“創(chuàng)新先進(jìn)概念計(jì)劃”資助了一家名為 SpaceWorks Enterprises 的公司，專門研究針對(duì)火星任務(wù)的“人工冬眠”技術(shù)。

首先，我們要澄清一個(gè)科幻電影造成的巨大誤解：冬眠 ≠ 冷凍，電影里那種把人凍成冰棍，幾百年后解凍的技術(shù)，在目前的生物學(xué)上是行不通的，因?yàn)樗Y(jié)冰時(shí)體積會(huì)膨脹，這會(huì)像撐破水管一樣，瞬間刺破并撕裂人體的所有細(xì)胞膜。

NASA 研究的實(shí)際上叫做“治療性低溫”結(jié)合“代謝抑制”，人類并不像熊或者土撥鼠那樣擁有自然冬眠的基因，我們的身體在遇到寒冷時(shí)，第一反應(yīng)是顫抖以產(chǎn)生熱量。

SpaceWorks 的方案是：通過(guò)藥物抑制人體自然的“寒戰(zhàn)反射”，然后通過(guò)物理手段，將宇航員的核心體溫從正常的 37°C 緩慢降至 32°C 到 34°C 之間。

在這個(gè)輕度低溫狀態(tài)下，人體不會(huì)結(jié)冰，血液依然在流動(dòng)，但細(xì)胞的活動(dòng)會(huì)大幅度減緩，新陳代謝率將下降 50% 到 70%，宇航員將進(jìn)入一種深度睡眠、類似于昏迷的狀態(tài)。

把人凍暈過(guò)去容易，但在 180 天后讓他們健康地醒來(lái)并立刻投入火星表面的高強(qiáng)度工作，這是一個(gè)極其復(fù)雜的醫(yī)學(xué)工程。

在 SpaceWorks 的設(shè)計(jì)構(gòu)想中，未來(lái)的火星休眠艙是一個(gè)高度集成的生命維持系統(tǒng)。當(dāng)宇航員“睡著”后，機(jī)器將全面接管他們的身體：宇航員不能張嘴吃飯，消化系統(tǒng)也基本處于停工狀態(tài)，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)將通過(guò)直接插入靜脈的導(dǎo)管輸入體內(nèi)，這種被稱為全靜脈營(yíng)養(yǎng)的液體，包含了精確配比的氨基酸、脂質(zhì)、葡萄糖、維生素和微量元素。

因?yàn)闆](méi)有固體食物攝入，腸道產(chǎn)生的糞便極少。尿液則通過(guò)長(zhǎng)期的導(dǎo)尿管直接導(dǎo)出，這聽(tīng)起來(lái)有些不適，但在醫(yī)學(xué)昏迷的 ICU 病房里，這已經(jīng)是成熟的技術(shù)，在 32°C 的體溫下，人體對(duì)氧氣的需求量斷崖式下降，宇航員可能不需要插管上呼吸機(jī)，只需在艙內(nèi)維持適宜的富氧環(huán)境，他們微弱的自主呼吸就足以維持生命。

休眠艙內(nèi)貼在宇航員身上的電極墊，會(huì)定期釋放微弱的電流，刺激肌肉收縮。這種“被動(dòng)鍛煉”不僅能防止肌肉急劇流失，還能促進(jìn)血液循環(huán)，防止深靜脈血栓的形成，為了維持低溫，可能會(huì)采用一種稱為“貼片式冷卻”的系統(tǒng)，甚至讓宇航員吸入冷卻的含氟氣體，從肺部?jī)?nèi)部直接帶走熱量。

遭受這么多“醫(yī)學(xué)折磨”，NASA 到底圖什么？

圖的是航天器設(shè)計(jì)的顛覆性減重，總質(zhì)量至少能減少 20 噸，這意味著發(fā)射成本幾何級(jí)數(shù)的下降，我們不再需要研制超重型復(fù)雜的棲息地模塊，現(xiàn)有的中大型火箭結(jié)構(gòu)就可以將一隊(duì)宇航員送往火星。

此外，輻射防護(hù)的優(yōu)化也是關(guān)鍵，在深空中，太陽(yáng)耀斑和銀河宇宙射線是致命的，如果宇航員到處走動(dòng)，防護(hù)難度極大，但如果 4 個(gè)人緊湊地睡在并排的膠囊里，我們只需要把飛船攜帶的水和燃料儲(chǔ)水箱像一堵墻一樣圍繞在膠囊四周，水就是最好的防輻射材料，宇航員相當(dāng)于睡在一個(gè)被水包裹的安全堡壘里。

盡管前景極其誘人，但 SpaceWorks 團(tuán)隊(duì)也坦承，目前將人類持續(xù)“凍結(jié)”180 天還存在巨大的醫(yī)學(xué)風(fēng)險(xiǎn)。

電刺激只能保住肌肉，保不住骨骼。在沒(méi)有重力應(yīng)力刺激的情況下，骨鈣流失是必然的，科學(xué)家正在研究配合骨質(zhì)疏松藥物，或者在休眠艙內(nèi)加入極其微弱的離心力旋轉(zhuǎn)來(lái)解決。

如果飛船在途中遭遇微隕石撞擊、系統(tǒng)故障或強(qiáng)烈的太陽(yáng)風(fēng)暴報(bào)警，宇航員能立刻醒來(lái)?yè)屝迒幔?/p>

答案是：不能。

從 32°C 升溫到 37°C，并清除體內(nèi)的代謝抑制藥物，不僅需要好幾個(gè)小時(shí)，甚至可能需要 1 到 2 天的時(shí)間，在這段“解凍期”，飛船只能完全依賴 AI 進(jìn)行自主決策和修理，如果 AI 搞不定，宇航員在睡夢(mèng)中遇難的風(fēng)險(xiǎn)極高。

從地球到太陽(yáng)系邊緣，物理法則為人類設(shè)置了一道道近乎絕望的壁壘，我們無(wú)法輕易改變光速，無(wú)法改變齊奧爾科夫斯基火箭方程，也無(wú)法憑空變出能源。

NASA 的人工冬眠計(jì)劃告訴我們：當(dāng)外部環(huán)境的極限被榨干時(shí)，人類文明向外擴(kuò)張的最后一條路，就是改造我們自身。

目前，醫(yī)療界在急救中實(shí)施“治療性低溫”的最長(zhǎng)記錄大約是 14 天，從 14 天跨越到 180 天，還需要大量的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和漫長(zhǎng)的臨床驗(yàn)證，也許在 2030 年代末，當(dāng)?shù)谝慌鹦沁h(yuǎn)征軍登上星艦時(shí)，他們聽(tīng)到的最后一條地球指令不是“祝你們一路順風(fēng)”，而是：

“系統(tǒng)降溫開(kāi)始，晚安，地球人，祝你們?cè)诨鹦亲鲆粋€(gè)好夢(mèng)?！?/p>