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中国数字人男一号切片图。图片由唐雷教授提供 嫦娥三号正携“玉兔”准备登月，“载人登月计划取消”也证实是谣传。要实施载人登月，该如何保护航天员身心健康？南都记者昨日从南方医科大学基础医学院数字人和数字医学研究所获悉，凭借着中科院院士钟世镇的数字人技术，该所从2003年就开始参与多项载人航天任务。 模拟微重力状态行走 距离不是问题，成为登月计划的航天员，所需面临的最大问题来自月球引力。砸中牛顿的苹果，在月球上只有1/6重量。美国首位登月宇航员阿姆斯特朗，在迈出“个人的一小步，人类的一大步”时，脚下穿着的是沉重的铅靴。即便如此，登月宇航员的行进，依然蹦蹦跳跳如同兔子，毫无美感。 美国N A SA (国家宇航局)对中国载人航天实施的技术壁垒和封闭，注定中国人的广寒宫之旅只能依赖自己。撇开38万公里之遥的通讯问题、防辐射问题、登月舱如何返回在月轨道舱，如何返回地球等问题不论，中国宇航员要登月，首先需要解决的问题，就是对微重力状态的适应。 研究所高级工程师唐雷表示，人为改变地球引力状态，在地球上模拟出1/6重力的类月环境，是件超高难度的事情。“物理学家和基础医学家，其实一直在做这方面的研究和尝试。”方案之一，是利用一个牵引的方式，寻求微重力。“物理学原理显示，被一根弹簧悬挂的物体，在自由落体过程后，其被弹簧拉扯的那一瞬间，会产生失重或微重力环境。航天员可以在这一瞬间，进行相应的适应性训练。”方案设计比较简单，但微重力来得太突然，会让训练人员措手不及。有物理学家正在尝试建造一个人工磁场，来模拟1/6地球引力。理论是可行的，但要投入到实际应用，还有一定的路要走。 “一个60公斤体重的人，应该如何装备，如何在月表前行，需要先行通过数字人来进行模拟。”钟世镇表示，在已知引力状态下，模拟出一个完整的人去摸索如何在月球走路，成为可行。 替代灵长类动物做实验 人类登月，还需面对的一个关键问题，就是太空辐射。“需要进行怎样的太空防护，才能不让航天员受到伤害，这是一个重要的课题。”钟世镇说。 据悉，在对外太空领域的研究中，美国、前苏联一直走在前端。为了确保航天员的安全，以往先期探路的往往是哺乳动物，尤其是各方面指标与人类最为接近的灵长类动物———猴、猿等为主。但在美国倡议下，目前国际上已经禁止使用灵长类动物进行太空实验，相关的研究数据只有美国等少数国家掌握。“在拥有虚拟数字技术后，模拟出一只灵长类动物上去，接受各种辐射、冲撞刺激，也并非什么难事。” 钟世镇表示，外太空、月球表面的各项辐射参数是已知，或者可以获知的。数字人技术应用于载人航天计划，就是利用这些已知的参数，用模拟的数字人或数值化单个器官，来代替人类去做这方面的试验。“实际上，外太空的辐射影响，对于航天员的身体健康、子代遗传等方面或多或少存在影响。使用了数字人技术，关键就在于如何保护好航天员的身体健康，尤其是核心的器官。” 模拟返回时冲击力 据悉，钟世镇团队自“神五”后就已参与载人航天的相关任务。承担的课题，是在返回舱着陆过程中，为航天员提供更合理的避震。 通过相关数据的采集和研究，钟世镇团队参与了《返回舱非正常着陆冲击试验》、《长期在轨飞行任务中航天员作业能力关键科学问题研究》和《宇宙射线对人体的伤害与防护》等课题的研究。目前学校还设置着一个专业的试验用冲击塔，就是用来模拟各种重力加速度下座椅、高仿真假人所受到的冲击力有多大。最终构建了数字化人体生理模型和数字化人体辐射模型等，完成了非正常着陆的冲击实验和座椅的改进。“这些基础研究，同样可应用于载人登月计划的返回舱设计。” 采写：南都记者王道斌 通讯员 黄瑶 |
