2033年，美國宇航局和中國計(jì)劃向火星發(fā)送首次載人任務(wù)。這些任務(wù)將每兩年發(fā)射一次，當(dāng)時地球和火星處于其軌道上最近的點(diǎn)(火星沖日)。這些任務(wù)需要六到九個月才能使用常規(guī)技術(shù)到達(dá)紅色星球。這意味著宇航員可以在微重力下花費(fèi)長達(dá)一年半的時間，然后在火星重力(大約占地球重力的40%)下進(jìn)行數(shù)月的表面操作。這可能會對宇航員的健康產(chǎn)生嚴(yán)重后果，包括肌肉萎縮、骨密度下降和心理影響。

在國際空間站(ISS)上，宇航員保持嚴(yán)格的鍛煉方案以減輕這些影響。然而，宇航員在前往火星的途中不會有同樣的選擇，因?yàn)樗麄兊娘w行器(獵戶座宇宙飛船)的體積要小得多。為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，貝克曼先進(jìn)科學(xué)與技術(shù)研究所的Marni Boppart教授和她的同事正在開發(fā)一種使用再生細(xì)胞的過程。這項(xiàng)工作可以幫助確保宇航員健康、熱情地抵達(dá)火星，并準(zhǔn)備好進(jìn)行探索。

Boppart是貝克曼研究所和諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校(UIUC)應(yīng)用健康科學(xué)學(xué)院(CAHS)的運(yùn)動機(jī)能學(xué)和社區(qū)健康教授。在加入UIUC之前，Boppart是美國空軍的一名軍官和航空航天生理學(xué)家，專門研究高空健康危害。她目前的研究集中在分子水平上的肌肉損失和增加，她希望這將導(dǎo)致在活動和鍛煉受限的情況下恢復(fù)力量的策略。

考慮到在微重力下花費(fèi)的時間可能對人體產(chǎn)生的影響，這種情況帶來了問題。這些生理效應(yīng)得到了很好的記錄，這要?dú)w功于國際空間站正在進(jìn)行的研究，例如美國宇航局著名的雙胞胎研究。正如Boppart在貝克曼研究所最近的新聞稿中所說：

“宇航員在短短兩周后可以失去高達(dá)20%的肌肉質(zhì)量，每個月可以失去1-2%的骨礦物質(zhì)密度。太空旅行的時間越長，人體組織和生理系統(tǒng)的惡化就越大。但即使是在太空中進(jìn)行的最激烈的[鍛煉]協(xié)議也不足以克服微重力的負(fù)面影響。需要傳統(tǒng)鍛煉的替代方案，理想情況下基于鍛煉原則。

Boppart和她的同事開始研究太空探索細(xì)胞的再生能力，以響應(yīng)空間健康轉(zhuǎn)化研究所(TRISH)的太空健康生物醫(yī)學(xué)研究進(jìn)展(BRASH)的征集，該研究所由NASA人類研究計(jì)劃資助。該研究所要求研究人員研究通過增強(qiáng)人體自身的維護(hù)和細(xì)胞修復(fù)能力來確保宇航員健康和表現(xiàn)的新方法。他們表示，這些方法將成為長期探索任務(wù)的一部分，包括美國宇航局的阿爾忒彌斯計(jì)劃和未來的火星載人任務(wù)。

阿爾忒彌斯的任務(wù)架構(gòu)是獵戶座宇宙飛船，它將把四名宇航員運(yùn)送到月球。該計(jì)劃將自17年阿波羅1972號任務(wù)著陸以來首次將兩名宇航員送往月球表面(阿爾忒彌斯三號)。然而，阿爾忒彌斯的長期目標(biāo)是建立一個“持續(xù)的月球探索和發(fā)展”計(jì)劃，其中包括建立基礎(chǔ)設(shè)施 - 如阿爾忒彌斯大本營和月球門戶 - 以促進(jìn)未來十年的火星任務(wù)。

獵戶座飛船的體積有限，因?yàn)樗辉O(shè)計(jì)為三個功能，包括宿舍，餐廳和控制室。而其總加壓容積為 20 立方米(690.6 英尺)3)，可居住空間僅9立方米(316英尺)3) 的體積。這幾乎沒有為類似于宇航員在國際空間站上可以使用的阻力和耐力設(shè)備留下的空間。相反，Boppart和她的團(tuán)隊(duì)專注于運(yùn)動期間和運(yùn)動后在人體內(nèi)發(fā)生的細(xì)胞活動。

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