恶劣可怕的火星环境
航天员的火星旅行首先要经过太空，然后到达火星表面，最后又通过太空返回地球。在火星旅行的整个来回过程中，航天员要经受各种各样的环境因素的“考验”，但其中主要是失重、低重力、火星大气和宇宙辐射。因为这四种因素对航天员的危害最大，因此需要很好地研究和预防。 <p> </p><p> <strong>失重和低重力的危害 </strong></p><p> 航天员一离开地球进入太空，就受失重的作用，到达火星以后，受火星表面上低重力的作用，从火星返回地球，又须经过太空，又受失重的作用。 </p><p> 地球表面是1g重力环境。人类长期生活在地球上，无论是从系统发育还是从个体发育的角度，人体的结构和生理功能都适应这种重力环境。人一旦乘坐载人飞船离开地球进入太空，就处于失重状态，这种失重的状态必然对人体产生明显的影响，并导致一系列的生理反应。到达火星表面后，火星表面是0.39g的重力，属于低重力环境，仍然对人体有不良影响。 </p><p> 其实对人体的影响不仅是失重和低重力本身，还有重力的变化。从地球到行星际空间，人体是从1g环境进入0g环境；从行星际空间到火星表面，又从0g环境进入0.39g环境；从火星返回地球，又要经过行星际空间，人体又从0.39g环境进入0g环境；最后到达地球，即从0g环境进入1g环境。重力环境的每一次变化，人体都有一个重新适应的过程。这种反复对环境变化的重新适应，对人体的生理影响更为严重。 </p><p> 在长期的火星探测中，科学家们最担心的是人体肌肉和骨骼的变化，其次是心肺和循环调节功能的变化，最后是血液、体液、免疫和感觉运动功能的变化。 </p><p> 人们生活在1g重力环境中，骨骼肌总是处于一定的负荷状态，一旦进入失重状态，骨骼肌的负荷消失，便出现肌萎缩。肌萎缩主要发生于骨骼肌，失重对平滑肌几乎没有影响，对心肌有一定影响。 </p><p> 对航天员的医学检查发现，在失重状态下航天员从尿中排出大量的钙。而且这种尿钙排出量的增高从飞行一开始就出现，1个月后排出量增高到飞行前的两倍。更可怕的是这种情况一直持续到飞行结束，无论采取什么措施，都无法减轻和消除这种现象。从尿中排出的钙都是从骨骼中来的。钙的大量排出使骨骼密度下降，骨质疏松。长期的骨密度下降和骨质疏松有可能发生骨折。大量的钙从尿中排出，增加了肾的负担，容易产生肾结石。 </p><p> </p><p> <strong>火星大气的危害 </strong></p><p> 火星大气对人体的危害主要集中在三个方面：浮尘、静电放电和尘暴。 </p><p> 火星空气的一大特点就是有大量浮尘。这种浮尘的危害主要是对航天员机械设备的磨损，严重影响火星服的气密性；如果在飞船居住舱内使用过滤器，过滤器很容易堵塞；影响航天员的视觉，如果浮尘落在服装的面窗上或是光学仪器上，将影响航天员的观察。此外这种浮尘还会影响火星的温度变化，并在火星环境中聚积大量的静电。 </p><p> 火星浮尘具有很强的侵入性。这种侵入性取决于浮尘颗粒的大小、硬度和形状。当航天员出舱活动时，尽管航天员穿着先进的火星服，尽管在飞船居住舱内有设备完善的生命保障系统和空气过滤器，但是航天员长期在火星上生活和工作，难免会吸进大量的火星浮尘。航天员完成出舱活动回来后，可能将浮尘带回居住舱，甚至污染食品，进而被消化吸收。根据目前的研究发现，在火星土壤和浮尘中存在很多有毒物质，如有毒的金属、石棉和有机化合物。毒性金属中最常见的是六价的铬，这是一种毒性极强的物质，此外还有砷、镉和铍等。科学家研究发现，航天员在火星上吸入这些有毒物质后，轻者可能会得矽肺或其它的肺组织损伤，重者可能得癌症。因此长期在火星上生活和工作，航天员的安全和健康是一个需要首先研究解决的大问题。 </p><p> 火星上有尘暴，尘暴中的尘粒碰撞会产生静电。当航天员在出舱活动时，他们的火星服上会产生静电，特别是当他们在火星地面上行走，靴底与地面摩擦又会产生静电，甚至手套跟服装摩擦，也会产生静电。航天员在出舱活动中会发现在这些装备之间会产生电弧放电的现象。这种放电现象如果不加防护，轻则对火星服和其它仪器设备上的电子元件造成损伤，重则还会击伤航天员。 </p><p> 火星大气中对人体危害最大的是尘暴。火星尘暴有地区性的和全球性的。全球性的尘暴没有季节性，对发生的时间和持续时间的长短很难预测。大部分全球性尘暴发生在火星接近于近日点的时候，一般从南半球开始出现。在这种时候出现的全球性尘暴通常可持续几个月。发生尘暴时，火星上不仅天昏地暗，而且尘暴中的微尘还会污染火星航天员的服装、野外漫游车和居住舱。不过尘暴对航天员的影响主要是妨碍人的视觉，继而影响航天员在火星表面工作任务的完成。 </p><p> </p><p> <strong>火星旅途中的宇宙辐射 </strong></p><p> 在火星环境的危害中，最严重的是辐射危害。航天员在飞往火星的旅途中可能遇到两种辐射：一种是银河宇宙辐射；另一种是太阳粒子辐射。此外如果火星飞船使用的是核动力火箭，这就成为第三种辐射源。 </p><p> 银河宇宙辐射来源于银河系，是一种高能带电粒子流。粒子的能量可以高达1020eV，平均粒子通量为每秒钟每平方厘米2.5个粒子。银河宇宙辐射的粒子由于能量高，具有很强的贯穿能力，因此比较难防护。这种粒子的主要成分是质子（约占85%）、α粒子（约占13%）以及原子序数大于2的元素的原子核（约占2%）。在原子序数大于2的原子核中，有一类称为高能重粒子，不仅原子序数大，而且能量极高，在银河宇宙线中危害最大。它不仅能穿透载人飞船座舱的舱壁，而且击中人体后能引起组织器官的严重损伤。 </p><p> 当太阳表面出现大耀斑时，常伴有大量高能带电粒子发射出来，这种现象称为太阳质子事件。由于太阳质子事件的辐射能量很高，对航天员有很大的危险性，因此是载人火星探测的重要危害因素之一。 </p><p> 太阳质子事件发射的带电粒子绝大多数是质子，其次是α粒子，原子序数大于3的粒子很少。有些太阳质子事件中观测到碳、氮和氧的重核，数量仅为α粒子的1/6。另外还可以观测到原子序数为22～30的超重核，不过数量更少。 </p><p> 小的太阳质子事件持续数小时，大的太阳质子事件可持续数天。太阳质子事件的发生和强度与太阳活动周期有关。在太阳活动高的年份，发生太阳质子事件的可能性较大。因此根据太阳活动周期，可对太阳质子事件作一定程度的预测。 </p><p> 如果航天员在火星飞行途中或是在火星表面受到宇宙辐射的照射，轻则有可能出现皮肤损伤，如出现红斑、湿性脱皮，严重的还会出现短时间的毛发脱落。这就是轻度放射病的症状。如果受到大剂量的照射，就会得放射病。如果航天员能获得及时而适当的治疗，放射病也可能痊愈，但会留下远期效应。如果放射病很重，又未得到及时治疗，就可能有生命危险。 </p><p> 美国阿波罗号的航天员在月面上曾“看”到一种特殊的闪光，而且闭上双眼后仍然可见。经过研究后发现这是高能重粒子通过眼睛视网膜时产生的。高能重粒子除能刺激视网膜产生闪光感觉外，还能损伤视网膜。 </p><p> 俄罗斯著名航天员瓦列里-波利亚科夫认为，如果在火星飞行中不采取适当的防护措施，火星飞行可能会导致航天员终身不育。波利亚科夫还认为，火星航天员飞往火星、在火星上停留和返回地球过程中，需要几年的时间，他们不仅可能遭受到严重的宇宙辐射损伤，而且还有长期失重和低重力的生理影响，因此可能会完全丧失生育能力。波利亚科夫建议，火星航天员应该选50岁以上的人，因为这个年龄段的人已经过了生育年龄。 （吴国兴）</p><p> 来源：中国公众科技网</p><p> </p><br />
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