火星500計畫

火星-500（MARS 500）是由俄羅斯組織、多國參與的國際大型試驗項目，將模擬從飛船發射、飛向火星、登入火星到返回地球全過程。探索人類模擬登入火星過程中所能夠耐受的一切，了解長期密閉環境下乘組人員健康狀態及工作能力狀況。設計時間520天，前250天模擬飛往火星、中間30天登入火星、最後240天返回地球，志願者模擬飛往火星、環繞火星、登入火星和返回地球等全過程。參加試驗的志願者共有6人，來自不同國家。進入模擬試驗艙後，所有生活用品、人員將徹底與外界隔絕。

基本介紹

• 中文名：火星500計畫
• 外文名：MARS 500
• 組織：俄羅斯
• 開始：2010年6月3日

基本介紹

“火星-500”（MARS 500）該項目模擬火星任務歷史520天，於2010年6月3日開始，於2011年11月5日結束。

“火星-500”試驗是由俄羅斯組織、多國參與的國際大型試驗項目，被科學界譽為“把人類對於火星乃至對於人類自身的探索大大向前推進了一步”。 焦點在於，此次太空飛行器將“載人”往返火星，進行探測研究。此前人類的火星探測活動，僅限於向火星發射探測衛星。

“火星-500”試驗是為了讓人類航天員真正踏足火星。就像幾十年前，阿姆斯特朗在月球上傲然邁出那“人類一大步”。 根據試驗方案，6名乘員將孑然飛行520天。 火星-500是一個有多個部分組成的地面模擬實驗火星載人飛行試驗。實驗設施位於莫斯科俄羅斯科學院生物醫學問題研究所(IBMP)。合計640天實驗已分為三個階段，在每個階段，全部志願者船員生活和工作僅限於實體模型太空飛行器。不能和外部直接交流，若透過網際網路交流會有20分鐘延遲。實驗人員不能從外界獲取消耗品。

中方參試項目責任總師李瑩輝介紹，“火星-500”試驗主要是探索人類模擬登入火星過程中所能夠耐受的一切，包括將來人類真正登入火星所需要克服的生理心理保障和物質保障。主要任務是探索“人與環境”相互作用，了解長期密閉環境下乘組人員健康狀態及工作能力狀況，特別是獲取超長飛行時間、資源有限、無法實施身體及心理特殊治療等條件下的相關數據。

李瑩輝說，航天員處在長期的密閉環境下，是相對無助和孤立的。這樣漫長的過程對人類的耐受能力提出挑戰。從生理上來說，可能免疫力下降；從心理上說，隨著任務推進，加上乘組成員的文化背景不同，志願者可能出現焦慮、緊張情緒等。這些特點都會造成很重的任務負荷，形成強烈的應激狀態。這些都是重點研究的課題。 同時，整個試驗所需資源要求一次裝備到位，中間不再補給。這無疑對長期飛行所需的運載配給能力提出了考驗，比如食品要求保質期兩年以上。另外，通訊延遲40分鐘，他們將據此考驗通訊方式改變對信息傳輸能力的影響。

“火星-500”試驗是人類第一次模擬登入火星的探索，對中國來說，既是挑戰，也是機遇。中方參試負責人白延強說：“面對後續的空間探索，面對人類首次模擬登入火星這個機遇，中國應該有自己的位置。俄羅斯人曾表示，沒有中國的參與會是一個遺憾。”去年11月下旬，在中俄聯委會推動下，中國提出並實施相關參試工作。

志願者

參與“火星-500”計畫的志願者經歷多輪選拔後產生。 他們要求年齡在25到50周歲之間，身體健康，情緒穩定，富有激情和動力，擁有高等學歷，並且對不同文化保持開放的態度。 520天的生活與世隔絕，因孤獨寂寞而產生嚴重心理問題是最可怕的。因此，志願者的心理性格特徵非常重要，乘組整體也要能夠包容不同的性格和才能，這樣才能形成整體合力。

俄羅斯在招募志願者的過程中，從世界各地4000多名候選者中，綜合考慮年齡、體重、身高、教育背景、語言等因素進行層層篩選。專家組組織了嚴格的面試，確定志願者的參試動機以及能否勝任任務。

符合條件並具有相關領域研究經驗的候選人匯集到莫斯科後，再次接受各科室嚴密的醫學檢查。一輪輪過關斬將後留下了10多名志願者，他們在莫斯科生物醫學問題研究所接受兩個多月的理論和實際操作技能訓練，最終確定了6人參與“火星-500”試驗。他們各自有擅長的專業領域，分別擔任指令長、隨船工程師、乘組醫生、登入飛船駕駛員和火星表面作業專家等。
中國航天員中心從70多名科技工作者中進行了生理和心理的層層選拔，並組織候選人赴俄羅斯參與體檢面試等工作，俄方最終確定了王躍入選。

王躍早先是中國航天員中心碩士研究生。由於學習和工作表現突出，2008年畢業後留在中心從事航天員教員的工作。據他所在的航天員選拔訓練研究室主任吳斌介紹，儘管王躍參加工作時間不長，但是對於載人航天事業有比較深刻的認識和理解。

參與這次試驗的國外志願者大都沒有航天背景，而王躍本人是航天員教員，並且參與過神七任務。

乘務組

王躍

王躍是申請參與這項為期520天的火星500研究的中國候選者。他來自江蘇，現年27歲。在參與火星500研究以前，王躍是中國太空人培訓助理，從事適應環境訓練和人員挑選工作。
2005年王躍畢業於中國南京醫學院預防醫學系，2008年畢業於中國航天員中心心理學系。王躍從2008年開始接受太空人培訓項目，為神州七號任務的選拔工作做準備，除此以外，他還參與了中國太空人的初選。 王躍的愛好包括籃球、足球、游泳和閱讀。

戈·烏爾維納

迭戈·烏爾維納(Diego Urbina)擁有義大利和哥倫比亞雙重國籍，2010年1月，他成為美國猶他州火星沙漠研究站的一員，從事熱帶植物生長和航天服局限性研究。2008年，烏爾維納在義大利都靈理工大學參與過“阿拉米斯”(Aramis)納米衛星高度與軌道控制系統的開發工作。大學畢業後，烏爾維納曾到開發中國家從事教育工作。

2009年5月至8月，烏爾維納在歐洲航天局下屬歐洲太空人中心中性浮力實驗室實習，接受太空人培訓和相關設備實際操作。烏爾比那參加過為國際空間站實施的“太空圖像反轉”(IRIS)實驗，在2009年歐洲航天局第50次拋物線飛行實驗中，他為大量基準數據採集與測量提供支持，測試實驗結果。

烏爾維納出生於1983年5月，擁有義大利都靈理工大學電子工程學學士和碩士學位，法國國際航天大學空間研究碩士學位。他興趣廣泛，喜歡潛水、圖形設計、繪畫、健身和足球。

羅曼·查爾斯

羅曼-查爾斯(Romain Charles)來自法國，2005年以來一直供職於索蒂拉(SOTIRA)公司，該公司是SORA集團的子公司。查爾斯目前在索蒂拉公司負責質量管理，而在公司為特斯拉汽車、阿斯頓-馬丁、麥拿輪等公司開發產品時，他擔任質量工程師。索蒂拉的業務主要涉及複合板生產。

2004年，查爾斯畢業後在汽車零部件生產商曼-胡默爾公司工作過一段時間，當時也是擔任質量工程師，參與過幾個為日本尼桑公司開發產品的項目。查爾斯出生於1979年，現居於法國聖馬洛，1999年至2004年曾在位於克萊蒙費朗的法國高等力學研究院深造，獲得工程學碩士學位。他的興趣同樣廣泛，包括閱讀、看電影、上網、游泳、跑步、潛水。查爾斯還是國際青年商會的成員。

阿列克謝·希特夫

阿列克謝·希特夫現年38歲，是一名海軍工程師，生活在莫斯科附近的星城。除了以俄羅斯參與者身份參加“火星500”研究項目外，他還被任命為這一項目的指揮官。1996年，希特夫從聖彼得堡的德澤赫希斯基高級軍事及海軍工程學院畢業，求學期間專攻搜救和深海潛水、救援和吊船方式研究以及救援船和吊船的製造。

1996年起，希特夫開始擔任烏克蘭瓦斯托波爾一支黑海艦隊的教官和指揮官。服役期間，他曾對海軍艦隊超過250名初級專業人員進行深海潛水培訓。2004年，他成為加加林太空人培訓中心的首席工程師和研究員(高級潛水專家)，同時擔任潛水訓練負責人。在這家培訓中心，入主國際空間站的太空人要在中性浮箱內接受太空行走訓練。工作之餘，希特夫喜歡旅遊、攝影和潛水。

蘇克羅伯·卡莫洛夫

蘇克羅伯·卡莫洛夫是俄羅斯“火星500”項目參與者之一。他現年37歲，是一名外科醫生，生活在莫斯科。1994年，卡莫洛夫從塔吉克斯坦醫科大學畢業，1996年又畢業於聖彼得堡的俄羅斯基洛夫軍醫學院。1997年，他完成實習，成為一名真正的外科醫生。

1998年，卡莫洛夫進入塔吉克斯坦杜尚別的中央軍醫院工作，2001年進入口腔外科工作。2004年至2006年，他在莫斯科的巴庫列夫心血管外科科研中心擔任駐院醫生，以第一助手的身份參與心臟外科手術。2009年，他拿到博士學位，主攻人造主動脈瓣。卡莫洛夫的興趣包括電影、戲劇以及體育運動。

亞歷山大·斯莫連斯基

亞歷山大·斯莫連斯基現年32歲，是一名軍醫和心理學家，家住莫斯科。2005年他畢業於基洛夫軍事醫學院，一年後完成全科醫學實習，成為正式醫生。

他從2006年開始成為航空航天、太空醫學和軍事生物工程學科研測試中心的一名研究人員。他是航天系統、軍用設備模型、醫學儀器、機構和體系醫學保障測試專家。除此以外，他還從事了旨在增強人類對不適宜的環境因素和運動情況的耐受性的研究。從2009年開始，他成為心理-生理學研究實驗室主管，研究涉及人機互動系統的通訊問題。

除了專業興趣以外，斯莫連斯基的其他愛好還包括：運動和釣魚。

試驗環境

520天的模擬飛行，實際上是在一個550立方米的模擬試驗艙里度過。

試驗艙由醫療艙、生活艙、公共活動艙、火星著陸艙模擬器和輕型充氣火星表面模擬艙組成，裡面有單人臥室，廚房兼餐廳、起居室、衛生間、健身房、浴室、蔬菜溫室等，王躍要在其中進行科研試驗和日常生活。

整個飛行期間，前250天飛往火星，中間30天登入火星，最後240天返回地球，王躍和其他志願者一起，模擬飛往火星、環繞火星、登入和返回地球等全過程。 　登入火星時，6名志願者分成兩組，每組三人。

第一組乘員登入火星表面後，火星模擬艙和其餘設施之間的艙口由第二組志願者立刻關閉，直到火星登入模擬過程結束後才重新開啟。至於王躍出不出艙，目前還沒有定論。

王躍只能和其他5名志願者彼此間面對面交流，對外交流通過一個模擬的控制中心與家人和朋友進行通話。為了模擬真實的飛行狀態，與外界的通話也設定了20分鐘時滯，一條信息來回就是40分鐘。當然，最主要的對外通訊方式還是區域網路的電子郵件。屬於自己的空間只有3.4平方米，包括一張床、一張桌子、加上床下的儲物空間，這一塊是私密空間，沒有監控攝像。

志願者可以攜帶一定的個人裝備。王躍帶入艙內的個人物品有國旗、日記本、攝像機、照相機等。中國航天員科研訓練中心考慮到他對文學、歷史和音樂的愛好，還購置了大量書籍、歌曲和電影，灌製成光碟供他閒暇時消遣娛樂。其中有一部分是富有中國傳統特色的戲曲相聲等。王躍平時喜歡京劇和書法，他還專門準備了毛筆和字帖，不知道能不能帶進艙去，打算教國外志願者一起練字，向他們介紹中國的傳統文化精髓。

志願者的食物是按照國際空間站的標準配備的，經過科學準確的計量後存放在存儲艙，中間不再補給。食物以脫水食品和罐裝食品為主，也可以從溫室里摘一些蔬菜就餐。對於習慣了中餐的王躍來說，也許開始不太適應這樣的食品。好在火星飛行返回階段時，餐桌上會出現中國航天食品，那時也許會改善一下口味。但航天食品不光是食用的，每頓飯的營養搭配都有標準，餐後通過尿液檢測計算出志願者攝鹽量和排出量的比例。

王躍每周要工作5天，休息兩天，和大家一起輪流值夜班。在模擬艙里，他可以到專門的健身室里進行體育鍛鍊，這對於長期密閉環境下保持良好的身心狀態非常重要。閒暇時，他也可以看書學習、打撲克娛樂、寫飛行日誌，也可以看看溫室里的蔬菜長得怎么樣了。當然，和真實的火星飛行一樣，網際網路和電視並不存在，飲酒和抽菸也是不允許的。

長期的隔離環境難免讓人產生思鄉之情。中國航天員中心的專家們專門設計了心理和文化支持方案，在春節、端午、中秋，以及王躍生日時開展慶祝活動。屆時，王躍可以和家人朋友通話，還有望看到家鄉和祖國關注他的各種報導和問候。

多才多藝的王躍也攜帶了中國特有的窗花進艙，圖案是“Mars500”和虎兔圖形，象徵試驗跨越虎年和兔年。他打算春節時教外國志願者剪窗花。至於時間長了會不會感到寂寞，王躍說：“我在完成試驗任務的同時，也會和其他國家志願者一起交流學習語言文化，加強中西文化融合。說不定完成任務後我又多掌握了兩門語言！”

試驗項目

在“火星-500”試驗中，德國、美國、義大利、馬來西亞等國家共有100多個項目參與試驗，主要是研究長期密閉環境對人的生理和心理的影響。

雖然各國研究項目各有千秋，但基本手段都是採集志願者的唾液、體液、血液等，開展腦電圖試驗、基礎代謝試驗等，綜合分析各項指標後得出結果。所有志願者不僅要完成本國的試驗項目，也要作為被試者參與其他國家的試驗項目，需要全面掌握100多個參試項目的內容和操作規程等，進艙後的工作日程也會因此變得非常飽滿。

中國精心選擇了三個項目參試。中醫辨證研究是重要的特色項目。負責這一項目的李勇枝研究員介紹，這一項目主要利用中醫的望聞問切手段，對長期密閉環境下人體的功能和生命活動規律進行探索。這涉及到將來星際探索過程中能否擁有中國特有的醫學技術和經驗。 　
另一個項目是密閉環境下生物節律和氧化應激的影響研究。據負責這一項目的研究員萬玉民介紹，日升而起，日落而息，人類在進化過程中形成24小時的太陽節律。到了密閉艙內，人看不到正常的日升日落，生物節律會發生變化。這種節律變化對內分泌有影響，進而影響到整個生理功能，但具體影響是什麼值得研究，是一個非常重要的前沿問題。他們將通過採集志願者的唾液、尿液和血液等指標，來研究人體的節律變化和應激水平。

此外，由於這次試驗是國際航天界在如此長時間裡首次由不同文化背景的志願者共同開展，他們還將對密閉環境和不同文化背景下乘組成員非言語交流等課題進行研究。研究員吳斌介紹，人們很多時候的溝通手段是語言，但在長期封閉環境下，非語言交流會更加突出。這個項目通過在艙里不同時間、不同場景進行錄像，並對這些圖像進行分析，觀察大家的行為特徵有無變化。

白延強說，目前面臨的挑戰是，所有物資和設備進艙後就固定了狀態，沒有機會再重新補充或調整，所以在設備的可靠性、技術方法的可靠性上，必須做好充分細緻的準備。

感受

“火星-500”試驗是俄羅斯組織的、多國參與的國際大型試驗。試驗的主要任務是探索“人與環境”相互作用，了解長期密閉環境下乘組健康狀態及工作能力狀況，特別是獲取超長飛行時間、完全自主控制、資源有限、無法實施身體及心理特殊治療、完成火星表面出艙活動等條件下的相關數據。

此次進行的520天密閉試驗是“火星-500”實驗的第三階段。這是人類歷史上首次模擬火星往返飛行全過程，包括飛船發射、飛向火星、著陸及返回地球等各個環節。為期520天試驗分為三個部分，前250天飛往火星，中間30天登入火星，最後240天返回地球。飛船完全自主控制，醫學救助通過遙測技術實現，同時使用自主心理支持手段。通信方式模擬真實火星飛行狀態，天地通話有20分鐘時滯。試驗要求一次性攜帶包括全部裝船產品，期間不進行任何補給。

參加試驗的志願者選拔工作從去年11月開始。來自世界各地的數千名志願者候選人，經過基本條件選拔、醫學選拔、心理選拔等多輪篩選，最終確定6人組成飛行乘組。他們分別在醫學、工程、生物、計算機等諸多領域擁有特長，並在俄羅斯經過專項任務培訓。

“火星-500”試驗在位於俄羅斯莫斯科郊外的一處地面模擬實驗艙中進行。實驗艙的設計充分考慮到乘組在長期狹小環境中工作生活及安全保障的需求，總計550m3，由生活艙、醫療艙、公共活動艙、火星著陸艙模擬器、輕型充氣火星表面模擬艙等五個部分組成。2009年4月，模擬試驗進入第四周，儘管在與世隔絕的環境下生活了近百天，但6名志願者依舊熱情洋溢，興奮之情溢於言表。參與這次試驗的6名志願者包括4名俄羅斯太空人、1名法國飛行員和1名德國工程師，全部為男性。在這種環境下，他們只能自娛自樂，將全封閉艙房裝飾一新，玩撲克打發時間，演奏自製樂器慶祝“太空人日”。
德國工程師奧利弗·尼科爾(Oliver Knickel)在日記中寫道：“我們坐在乘員艙的地上，一起唱歌，而俄羅斯‘指令長’謝爾蓋用他的吉他為我們伴奏。西里爾想出了一個絕妙的主意，讓我們用空塑膠箱子製作鼓和搖響器，這些箱子是我們用來蒐集做實驗的液態。就這樣，我們組建了一支臨時樂隊。”

尼科爾還回憶了與同伴玩撲克慘敗而歸的經歷：“我以前可從未玩過這種遊戲，我真是被同伴們的技藝折服。過了不一會兒，我發現自己一個籌碼都沒了，而他們面前的籌碼卻堆得高高的。”這種類似真人秀電視節目的任務，目的是研究隔離生活對壓力、睡眠質量和免疫水平的心理和生理影響。

志願者與外界的唯一聯繫是通過控制中心發出的信息，但他們傳送的每一句話至少要在20分鐘後控制中心才能收到，而該中心回復的訊息也需要20 分鐘才能反饋給他們，這樣做是為了儘量模擬太空飛行環境。他們不許吸菸喝酒，只能像國際空間站上的太空人一樣，選用罐裝食品和脫水食品。另外，每天還不能洗一個清爽的熱水澡，只能在像桑拿室的烘乾室清潔自己，用毛巾將身上的汗漬擦乾淨。

志願者們的午餐比較“豐盛”，可以從模擬艙內的溫室選擇一些蔬菜來配餐。法國飛行員西里爾·富尼耶(Cyrille Fournier)寫道：“每天，小蘿蔔、洋蔥片大白菜葉這些東西對我們來說簡直就是人間美味。一天最美好的時光莫過於查看我們種的蕃茄長得怎么樣了，何時熟透了，尤其是草莓。”

每天，志願者會在歐洲航天局支持下，從事大量試驗。他們分析了餐後呼吸中含有的氫量，測試了“電子鼻”。這種電子裝置可利用一套過濾系統檢測艙內是否有細菌或真菌。他們還接通了EEG監控器，用以監控腦電活動，分析隔離生活和電燈對睡眠模式的影響。

富尼耶承認：“睡眠可能是這次試驗中的一個大問題。由於不清楚是白天還是黑夜，我們的身體逐漸產生了自己的生物鐘。我們正在漸漸地延長‘白天’的時間，爭取做到每天睡覺的時間越來越晚，儘管必須保持每天24小時的循環！我們會看到這樣做的效果。”這次試驗將持續105天，將為另一項完全模擬火星真實環境的為期500天的試驗任務鋪平道路。