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双胞胎宇航员一天一地做实验

时间:2015年07月31日 信息来源:双胞胎宇航员,实验 点击: 字体:


斯科特·凯利和马克·凯利是一对双胞胎兄弟,也是目前仅有的一对均进入过太空的双胞胎宇航员。两人分别多次执行太空飞行任务、驻守国际空间站。

今年3月份,兄弟二人即将开启一项史无前例的新任务:斯科特再次进入太空生活一年,马克则留守地面,两人同步接受美国航天局(nasa)的对比科学实验,以研究长期太空飞行对人体的影响。

【天地对比】

凯利兄弟现年50岁,是一对同卵双胞胎。马克是哥哥,比斯科特早出生6分钟。美国航天局选择他们作为对比实验对象,就是看中两人基因一致,脾气性格相似,且都具备太空飞行和生活经验。

按照目前计划,斯科特将于3月28日乘坐俄罗斯“联盟”号飞船,从位于哈萨克斯坦的拜科努尔发射场升空。与他同行的是俄罗斯航天员米哈伊尔·科尔尼延科。两人在空间站生活一年,定于2016年返回地球。

在斯科特出发前、驻守太空一年期间以及返回地球后,研究人员将定期采集他和马克的血液、体液和排泄物样本,同步监控他们的心血管功能、血氧、血量、骨密度、细胞老化、视力、体内菌群等指标的变化。

研究已经发现,长时间处于失重状态会给宇航员的生理带来各方面影响,导致人体机能衰退。首先,肌肉力量会变弱,尤其是小腿、四头肌、颈部和背部肌肉,因为这些部位是支撑人体抵抗重力的“主力”,而一旦没了重力,肌肉不用再“工作”,自然会日益松懈、无力。出于同样原因,心脏跳动也不需像在地面上那么强劲有力,从而影响心血管功能。

宇航员的皮肤可能变薄,失去弹性,变得更加敏感:伤口不易愈合,更易感染。骨骼中的矿物质,比如钙质,会流失严重,导致骨头变脆。而这些流失的钙质可能因失重而汇聚到体内某处,形成结石。

此外,长期在太空生活,人的视力也会受损。由于体液往上集中,颅内压力增加,压迫眼球和视神经,宇航员的眼球可能逐渐被压平,形成远视眼。

nasa早已留意这些生理变化并展开研究,但以往研究都只能局限于单个宇航员上天前后的对比,不能有效排除人体本身自然老化的因素干扰,因此无法断定到底哪些生理影响是由单纯的太空失重环境造成,且影响程度具体有多深。

而如今,借助凯利兄弟“一人在天、一人在地”的对比数据,科学家有望排除干扰,获得更准确研究结果。这些研究成果,将有助于了解人体对严酷太空环境的反应和适应能力,降低人类今后进军月球轨道、小行星乃至火星时所面临风险。

【心灵相依】

为期一年的太空生活中,斯科特的心理和情绪状态也是科学家的研究目标。心理学家将通过私密对话等途径,定期监测斯科特的认知能力、精神状态、心理压力等。  nasa心理学认为,斯科特虽然是多次执行太空任务的“老兵”,但此次要在太空逗留一年,时间毕竟不短,要尤其警惕“四分之三效应”。

“四分之三效应”是指在长时间任务的四分之三时段,任务执行者往往容易出现较大心理波动,产生疲惫、厌倦、烦躁等心理问题。

心理学家艾尔·霍兰德说:“斯科特曾完成6个月的太空任务,我们已经掌握他的一些心理数据。但这并不是一个简单的线性问题,就像跑全程马拉松完全不同于跑两个半程马拉松。”

斯科特曾在国际空间站上驻站半年,执行过两次航天飞机飞行任务,前后在太空逗留共180天。为了即将来临的这次新任务,他必须再次告别自己位于休斯敦的家、两个女儿,以及在nasa工作的女朋友阿米科·考德尔。

幸运的是,这一次,他无需承受与双胞胎兄弟马克之间的分离。他可以随时与留守在休斯敦地面指挥中心的马克通话、发送电子邮件。

“这是一项危险的工作,”马克说,“公众可能并不清楚(太空任务)有多危险,但好在这次斯科特能随时和我沟通交流,他有一个经历过这项工作的人可依靠。”

凯利兄弟之间“跨越天地”的彼此慰藉和帮助并非头一次。2011年1月,斯科特上一次执行太空任务期间,马克的妻子、前民主党联邦众议员加布丽埃勒·吉福兹在亚利桑那州图森市与支持者见面时遭枪击受伤。nasa把消息告知在国际空间站的斯科特,随后安排他与马克通话。

“能给我最大安慰的一个人,那时却不在地球上,”马克如是回忆当时的心情。

【手足情深】

凯利兄弟从小都对太空充满幻想和向往,曾梦想一起建造飞机和火箭。和其他双胞胎一样,童年时他们穿得一模一样,用只有彼此才明白的语言交流。“上大学前,我们做什么事都形影不离,连闯祸也一起闯,”马克说。

80年代末,兄弟二人一起参军,成为海军飞行兵,被派往航空母舰上服役。服役期满后,两人都顺利完成飞行中队任务,成为海军试飞员。

1995年,他们双双申请参加nasa的太空任务。第二年,两人都如愿穿上橙色太空服,成为nasa的航天飞机飞行员。

1999年至今,凯利兄弟先后执行7次太空任务。马克说,他和斯科特从来没有一起执行过任务。尽管nasa没有明文规定,但他心里明白,这是为了避免一旦意外发生,“我们的孩子会同时失去父亲和叔叔”。

身为目前全球仅有的一对进入过太空的双胞胎宇航员,凯利兄弟以此为傲。两人有时也会在这个话题上互相“攀比”,打趣对方。

“斯科特先飞,但我接连飞行两次,然后他才开始第二次飞行。我的第三次飞行任务也比他早,”马克说。已经从nasa退休的马克曾先后执行过4次飞行任务,总计54天。

斯科特不甘示弱,向马克绘声绘色描述他在空间站工作159天期间如何遭遇顽固的眼部痉挛。“眼部痉挛是什么感觉?”马克问。“你没经历过?”斯科特反问。“没有。”“哦,那是你飞得不够久。”(张代蕾)(新华社特稿)

相关链接:太空“居民”时长纪录

人类逗留太空最长时间纪录由俄罗斯航天员瓦列里·波利亚科夫保持,他于1994年至1995年在俄罗斯“和平”号空间站驻留438天。

美国宇航员中,太空生活时间最久的是迈克尔·洛佩斯—阿莱格里亚。2006年至2007年期间,他在国际空间站停留215天。(张代蕾)

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