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，從充滿未來感的休眠艙中蘇醒。他們伸個懶腰，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，它無意中揭示了載人深空探測中最核心、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)動機(jī)噴射的馬赫環(huán)所震撼時，你可能沒有意識到，真正阻礙人類踏上火星的，不是發(fā)動機(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，在這長達(dá)大半年的旅途中，他們不睡覺的時候都在消耗資源、制造垃圾、并且容易產(chǎn)生嚴(yán)重的心理問題，面對這個幾乎無解的死局，NASA支持的研究團(tuán)隊給出了一個極其硬核且充滿科幻色彩的答案：別讓他們醒著，讓他們在冬眠艙里睡上 180 天。

要理解為什么 NASA 非要讓宇航員睡覺，我們必須先算一筆賬。

一個成年人，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，每天大約需要消耗 4.1 公斤 的消耗品，假設(shè)一個 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)級增長的，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，火箭會變得無比龐大、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)概念計劃”資助了一家名為 SpaceWorks Enterprises 的公司，專門研究針對火星任務(wù)的“人工冬眠”技術(shù)。

首先，我們要澄清一個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，因為水結(jié)冰時體積會膨脹，這會像撐破水管一樣，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，第一反應(yīng)是顫抖以產(chǎn)生熱量。

SpaceWorks 的方案是：通過藥物抑制人體自然的“寒戰(zhàn)反射”，然后通過物理手段，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。

在這個輕度低溫狀態(tài)下，人體不會結(jié)冰，血液依然在流動，但細(xì)胞的活動會大幅度減緩，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)。

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

在 SpaceWorks 的設(shè)計構(gòu)想中，未來的火星休眠艙是一個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)，營養(yǎng)物質(zhì)將通過直接插入靜脈的導(dǎo)管輸入體內(nèi)，這種被稱為全靜脈營養(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。

因為沒有固體食物攝入，腸道產(chǎn)生的糞便極少。尿液則通過長期的導(dǎo)尿管直接導(dǎo)出，這聽起來有些不適，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，會定期釋放微弱的電流，刺激肌肉收縮。這種“被動鍛煉”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，從肺部內(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，太陽耀斑和銀河宇宙射線是致命的，如果宇航員到處走動，防護(hù)難度極大，但如果 4 個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)于睡在一個被水包裹的安全堡壘里。

盡管前景極其誘人，但 SpaceWorks 團(tuán)隊也坦承，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。

電刺激只能保住肌肉，保不住骨骼。在沒有重力應(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)烈的太陽風(fēng)暴報警，宇航員能立刻醒來搶修嗎？

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，不僅需要好幾個小時，甚至可能需要 1 到 2 天的時間，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，宇航員在睡夢中遇難的風(fēng)險極高。

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

NASA 的人工冬眠計劃告訴我們：當(dāng)外部環(huán)境的極限被榨干時，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)療界在急救中實施“治療性低溫”的最長記錄大約是 14 天，從 14 天跨越到 180 天，還需要大量的動物實驗和漫長的臨床驗證，也許在 2030 年代末，當(dāng)?shù)谝慌鹦沁h(yuǎn)征軍登上星艦時，他們聽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)降溫開始，晚安，地球人，祝你們在火星做一個好夢?！?/p>