本周我们将离开地球去寻找一个新家。有行星B吗?我们怎么才能到那里呢?主持人伊兹·克拉克讲述了宇航员的训练……
在这一集里
为什么要离开地球?
剑桥大学的Adrian Currie
去年，一位非常著名的剑桥科学家，斯蒂芬·霍金做了一个相当令人震惊的预测。他说，为了确保人类的未来，我们需要殖民另一个星球。但你想去吗?伊兹·克拉克向公众提出了这个问题，然后问来自存在风险研究中心的阿德里安·柯里，为什么我们可能需要另找一个家……
史蒂芬·霍金:我强烈认为我们应该开始寻找其他可能居住的星球。我们正在耗尽地球上的空间，我们需要突破阻止我们在宇宙其他地方生活的技术限制。
伊兹-史蒂芬·霍金教授表示，为了确保人类的未来，我们需要殖民另一个星球。但你想去吗?
第一个人:绝对不是!
第二个人:是的，这将是一次冒险。一些新的，令人兴奋的东西
第三个人-我得到了一个假期。可能不会住在那里。
第四个人:我不知道。你必须有一些娱乐，否则会有点孤独，不是吗?
伊兹-但是我们为什么要离开地球呢?存在风险是对某些事物存在的风险在这里，这个事物就是我们。剑桥大学的Adrian Currie解释道
艾德里安-所以其中一组，是对我们做过的事。举个例子，一颗大型小行星撞击地球，一次超级火山爆发，或者一次主要的太阳耀斑。基本上就是太阳发出的一股巨大的辐射。我们也会给自己带来危险。气候变化——我们知道的一件事是气候变化会导致全球水位上升。那会怎么样呢?这意味着很多人都在搬家。所以结果就是会有大量的气候难民。大量气候难民的结果是什么?我们可以从历史中看出，这通常会给某些类型的政治制度带来压力，因此政治环境变得更加成问题。 At the same time with large amounts of movements of people that increases the chances of epidemics. Right so you might have a lot more disease going on. In addition to that with climate change is going to be many more as it were smaller disasters - more droughts more tsunamis. At the same time of course you've got various types of biodiversity collapse which is linked to climate change and we really don't know to what extent living systems are dependent upon certain levels of biodiversity being maintained. When you start thinking about all of these things happening at the same time you can sort of see it's a perfect storm. Would it lead to human extinction? I'm not sure, but it's at least reasonable to think that it's going to put a lot of pressure on our species and it's certainly going to put a lot of pressure on our civilizations.
伊兹:如果发生这样的事情，最好有一个备用计划!
艾德里安-是的。我认为这是想要殖民其他星球的动机之一。但我认为我们应该关心的不仅仅是人类的生存。我们也关心我们的生活是否美好。而且我们关心的是整体。我们可能会让绝大多数人死亡，这样我们就可以在其他星球上留下一些幸存者，这种想法本身就很有问题。
伊兹-你怎么能给这样的东西建模?因为很明显，这些事情发生的概率很低，但它们的风险很高。
艾德里安:太难了。其中一些只涉及到我们所知道的，比如行星系统，我们可以模拟一些事情，比如当巨大的岩石撞击地球时会发生什么。我们可以对不同的经济体系相互碰撞时会发生的事情进行建模，这可以给你一些暗示，让你了解这些事情是如何运作的。但我认为，从某种意义上说，真正的问题不是我们如何知道这些事情而是我们如何处理我们不知道这些事情的事实?
Izzie:如果我们没有像气候变化这样疯狂的事情，或者甚至像强烈的太阳耀斑这样的事情。我们有办法保护自己吗?
阿德里安-有可能!我们有这种新的技术力量来研究太阳耀斑。我们知道，如果发生极端的太阳耀斑，我们所有的太空技术都会被摧毁。所以你想要的是某种后备系统，也许我不知道地球上有一堆卫星在待命，但如果发生这种情况，你可以直接发射。因此，这些新技术的优势之一是，它们使我们能够保护自己免受这些旧的生存风险。比如巨大的石头。但它们也带来了新兴技术带来的新的生存风险。
伊兹-如果我们真的殖民了另一个星球，你认为会有什么威胁?
阿德里安:科幻小说中出现的一个场景是，如果我们在其他星球上殖民，那里可能有其他生命，其他生命可能有新的寄生方式。它们可能是我们没有能力处理的特殊疾病。所以当欧洲人殖民美洲并带来了一堆新的疾病土著居民没有时间获得免疫力时发生了某种空间上的类比。也许有这样的事情但也有其他的思考方式。因此，我们担心殖民其他星球的一个原因是，我们将创造出孤立的、不同的人类群体。那里的技术非常先进，但与外界隔绝。这有可能导致这些组织之间的战争。这看起来非常非常糟糕。
寻找完美的星球
与剑桥天文研究所的Nikku Madhusudhan和伯明翰大学的Amaury Triaud合作
地球有很多有利条件，比如它的大气层。我们怎样才能找到合适的新行星呢?有像我们这样有大气层的行星吗?伊兹·克拉克与剑桥大学天文研究所的Nikku Madhusudhan就地球的特殊之处进行了交谈，并与伯明翰大学的Amaury Triaud就寻找新行星进行了交谈。
Nikku -地球表面和大气中有一种独特的化学物质组合，这使得它非常有利于生命。这是一颗温度适宜的行星，它的大气层可以在表面维持液态水。我们知道生命可以在这样的环境中茁壮成长。
伊兹:现在我们研究系外行星的大气层，太阳系外的行星。所以当你在找这些的时候，你到底在找什么?
Nikku -最终，这个领域的圣杯是找到一个在所有方面都和地球一模一样的行星。找到一颗与恒星距离合适的行星是一回事，这样你就可以有合适的温度，让它的表面有液态水。但要找到它的大气成分是另一项重大努力。所以当我们观察其他恒星周围的类地行星时，我们可能会从寻找与地球相同的特征开始;氧气，臭氧和其他化学物质如甲烷等的特征。
伊兹-你查到什么了吗?这些生物标志物有多常见或不常见?
Nikku -到目前为止，我们还没有发现任何地球大小的行星的大气特征。所以我们还在寻找。但我们确实有很多巨大的行星，比如木星大小的行星，我们在它们的大气中发现了几种化学物质。这就是我们目前的设备所处的位置。这看起来很有希望。我们已经发现了像水蒸气这样的分子。我们在几个行星上发现了一氧化碳。我们发现了一些奇特的化学物质，比如氧化钛。这些巨大的行星本身就开启了一系列的科学问题，甚至在我们发现一个更小、与地球大小、温度更低的行星之前。所以当我们去较小的行星时，这是一个挑战; we don’t know what their atmospheric composition will be.
伊兹:那你怎么去寻找这些较小的行星呢?
Nikku -所以如果你想探测大气成分，或者这颗类地行星围绕着一颗类日恒星的大气，这是非常困难的。
伊兹-这就是我们的处境。像我们这样一个漂亮的，很小的行星，旁边的太阳相比之下相当大。
Nikku -没错，这很难衡量。那么为什么不看看比太阳小得多的恒星呢?这些恒星的大小大约是太阳的十分之一。这变得更加可行。这样做的一个好处是，这些小恒星也更冷。如果恒星温度较低，我们就可以离恒星更近，同时保持与地球类似的温度。所以现在我们讨论的是一种可能存在宜居行星的情况，这些行星的温度与地球相似，但离恒星更近。所以你可以更频繁地观察它们。所以这就是我们看到希望的地方，也许在接下来的四到五年内，我们真的可以在小恒星周围找到类似地球的行星的大气特征。
Izzie:你说“哦，看那边那颗恒星，那里有一点氢”的过程是什么呢?那里有一些氮。
Nikku -我们所做的最常见的观测类型被称为过境光谱。你一直在看星星。所以如果没有任何东西经过这颗恒星的前面，你会看到从一开始的光是恒定的。当一颗行星从恒星前面经过时，只要行星从恒星前面经过，你就会看到光线会稍微减弱。你会看到大气吸收某些波长，而不吸收其他波长。然后我们使用详细的数值方法来提取光谱中的化学信息。
Izzie - Nikku Madhudsudhan。现在发现了一个候选星系:距离我们仅40光年的TRAPPIST 1。这大约是235万亿英里。它是一个有一颗小恒星的系统，就像Nikku寻找的那样，有七颗类似地球的行星围绕着它运行，每颗行星的质量和半径都与我们自己的相似。
阿莫里-它们的密度与太阳系的行星没有太大的不同。
Izzie -这是Amaury Triaud，来自伯明翰大学。他在太阳系外发现了100多个行星。
Amaury -例如，TRAPPIST 1E，该系统的一颗行星的密度与地球非常非常相似。至于它们的表面情况，或者它们是否有大气层，我们仍然不知道。有了望远镜，比如智利的超大望远镜，或者美国宇航局和欧洲航天局将在两年内发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜，我们将有一个
有机会发现行星是否有大气层，气候如何，大气层的化学成分如何，它们有多少温室气体，从而推断出表面的条件:温度有多高，液态水是否存在。然而，目前这仍然是未知的，我们非常期待有一天我们可以对此发表一些看法。
伊兹-为什么我们总是关注水的这一边?
水银——液态水为分子的移动提供了很好的基质;为生活所用。你需要一些中性的东西，你的分子会和其他分子结合，以产生更有趣的东西。水是宇宙中最丰富的分子之一，实际上是一种非常实用的化学物质。如果宇宙中的大多数生物不使用它，那就太奇怪了。
伊兹-你说你在比较密度。为什么这很重要?
Amaury -密度很重要，因为它告诉你一些关于行星组成的信息。这里，当我们观察这些行星时，我们看到它们的密度与太阳系的许多行星相似，所以它表明有很多岩石。但是，有趣的是，TRAPPIST 1的一些行星，比如TRAPPIST 1B，它离恒星最近，它的密度比我们对岩石和铁核的期望要低，就像地球一样。这意味着这个星球上有更轻的东西。要么是很厚的大气层，要么是一层很大的水或冰。我们真的不知道，但这真的很有趣。
伊兹:如果是冰或水的话，那就太好了。
阿莫里:嗯，虽然你需要水，但也不要太多的水。在这里，我们的数字将与这个星球的水量是地球的250倍相一致。这意味着没有土地。这意味着海底有难以置信的压力。所以它可能没有那么好。我想你需要一些水，但不要太多。
伊兹:现在我们谈谈我们在地球上的系统，以及我们所处的这个系统是非常独特的。但我们有这个TRAPPIST 1看起来很相似。这些系统不常见吗?还有其他这样的候选人吗?
阿莫里:这是一个非常好的问题。TRAPPIST 1在行星的性质上与太阳系相似，但在其他性质上却大不相同。例如，行星离恒星很近。这颗恒星很小，很冷，所以为了有合适的温度，行星都紧紧地围绕着这颗恒星。整个系统位于地球和太阳之间距离的6%之内。所以与太阳系相比，它是一个非常小的行星系统。就独特性而言，我们认为像太阳这样的恒星周围的太阳系存在，大约10%的恒星像太阳一样。我们还不知道。对于像TRAPPIST 1这样的系统，我们也不确定它们被发现的频率。我们早期的数据是粗略的，但它们表明30%到50%的这么小的恒星(太阳大小的10%)可能有类地行星。 And a large fraction of those would have planets that are temperate as well as being terrestrial, meaning that they're very interesting for us to study.
伊兹:我们说的温带是指有可能存在水的环境。
Amaury——过去人们经常用“宜居”这个词来表示行星在宜居带内，但我认为这个词充满了误解和先入为主的想法。我们认为宜居是"好吧，如果我在那里着陆，对我来说没问题"
Izzie -因为这就是我的想法，我就像“哦，是的，它适合居住，太好了，我们走吧!”
阿莫里-我们走吧我们去海滩喝一杯吧!所以我认为“节制”这个词没有那么沉重的包袱，这就是为什么我认为我们现在更喜欢使用这个词，至少在我们的团队中是这样。所以温带意味着这个星球有可能适合居住。
Izzie——好的。我们有没有可能去那里?
阿莫里:我认为到目前为止，去那里是科幻小说里的情节，它非常遥远。我想我们还没有意识到太空中的距离有多远，有多长，有多大。它比离我们最近的恒星还要远10倍。以目前宇宙飞船的速度，其中最快的一艘，旅行者号探测器，将需要大约5万年的时间才能到达那个距离。这是人类在地球上生命的四分之一。它真的很长。
火星上的生命
与伦敦大学学院穆拉德空间科学实验室的安德鲁·科茨合作
某些类地星系对我们来说太遥远了。因此，为了寻找另一个家园，天文学家需要更近距离地观察我们的蓝点。具体来说,火星。伊兹·克拉克采访了来自伦敦大学学院穆拉德空间科学实验室的安德鲁·科茨，他是全景相机的首席研究员，作为一项名为ExoMars 2020的新漫游者任务的一部分，该摄像机将访问这颗红色星球。但是科学家们是如何探索火星的呢?
我们现在正在做的是使用轨道飞行器和漫游者的组合，目前Masser有好奇号任务在火星表面寻找水和可居住性的迹象，我们未来想做的是扩展现在的搜索，寻找生命的迹象，所以我们有欧洲航天局和俄罗斯的ExoMars任务，他们要去火星表面。我们能做的是首次在火星表面下钻到两米深的地方。火星表面目前是一个非常不适宜居住的地方因为它的大气层非常稀薄，这意味着你有一个高辐射环境高紫外线环境。它也是一个氧化性很强的环境，稀薄的二氧化碳大气，所以现在不适合生命存在，但在地表下，我们希望那里有火星生命存在的证据，那就是它应该存在的地方。
伊兹-那你怎么知道在哪里钻。因为很明显我们在地球上。你怎么能控制呢?
其中一种方法就是使用观察环境的工具。所以我们的一个是主要的背景设备，盒子里的Pancam全景摄像系统。基本上我们有三个摄像头，其中两个是广角摄像头，它们之间间隔50厘米。这样我们就得到了比人眼更好的立体重建。每个摄像头的前面都有一个小滤光轮。这两个摄像头各有11个滤镜。因此，我们将光分解成它的组成颜色，并基本上测量岩石的反射光谱。我们正试图识别岩石，特别是富含水的矿物质，以寻找钻探生命迹象的合适地点。
伊兹:这些是怎么一起工作的呢?因为这个探测器上有很多不同的仪器。
Andrew:是的，有了背景工具，pan cam就是其中之一然后我们也有了另一个背景。我们从地表下采集样本，它在地表下钻孔，我们从那里采集样本，把它带上来，放在同一辆火星车上进行分析。因此，在分析图纸中有更多的仪器来寻找火星上的生命迹象。
伊兹-显然这一切-没有人类!那有多远?
Andrew -派遣人类的问题在于费用。目前向太空发射任何东西需要2万美元一公斤。所以当你送人，送水，送食物的时候，实际需要很多公斤和很多钱。
伊兹-因为埃隆·马斯克说过这是可能的，他已经有了殖民火星的蓝图，所以他只说了一点点。这包括什么。
是的，所以他正在建造一个非常大的火箭系统。我的意思是，目前他们的猎鹰9号可以读取陆地。发射器实际上回到了地球上，这有助于节省成本。但他现在正在做的是建造一个叫BFR的东西，BFR代表大型火箭，我们认为这个东西是猎鹰
伊兹-不是别的!
但它真的很大，有可能把100人送到火星。
伊兹-那他打算这样做多久?他们能留在那里吗?有哪些问题
用它吗?
他说他们想在2022年发射前两个任务，然后在2024年可能会把几个人带到火星。我认为这太乐观了，因为他们必须发展技术来做到这一点。他们想尝试利用火星表面利用地下的水，大气中的二氧化碳来制造甲烷和氧气这样你就可以制造回来的燃料。这是科幻小说的领域。有很多事情要做。首先降落在稀薄的大气层中。火星的另一个大挑战是火星没有全球磁场，所以不像地球有磁场，磁场可以保护我们和我们的大气层免受来自太空的辐射，这对人类是危险的。所以实际上，把它放在表面上，能够处理它，甚至把人带到那里，这是必须真正考虑的事情。
伊兹:如果我们留在火星上，有什么计划吗?我们会如何在那里生活?我们会有房子吗?我们怎么能造出那样的东西。
我们不可能很容易做到因为有很多不同，我的意思是大气压力很低。这是二氧化碳大气所以很明显你必须有一个包含氧气的大气。所以这可能是在小屋里完成的或者你知道你在地面上建造的东西。所以你需要这样的安排。你得让居民保持温暖。当然，你需要种植粮食之类的东西。我的意思是人们谈论殖民。埃隆·马斯克当然是对此有绝妙计划的人之一。但是你们知道这样做的技术挑战目前困难是相当大的。我们没有这样的技术。
伊兹-你有多乐观?你认为这能做到吗?
Andrew:我认为如果有政治意愿和资金等，就有可能克服技术上的挑战。目标定得高，并且有可能解决技术问题，这样做总是很棒的。不，我们要花点时间来做。
太空旅行的未来
我是空中客车防务公司和英国航天公司的James Sadler
我们未来的火箭会是什么样子?主持人伊兹·克拉克向公众提问，然后采访了来自空客防务和航天英国公司的詹姆斯·萨德勒，他设计了推进系统。
第一个人——非常非常大，可能适合…那里有成千上万的人。
第二种人——我认为他们不会存在。我觉得应该是《星际迷航》里的那种。把我传送上去，斯科特。
第三个人:超级光滑，我不知道还有什么，你什么都不需要做，有人有那种机器人。
第四个人——老实说，他们一开始可能很小。因为他们可能会，我不知道，先去采矿。
伊兹-专家们怎么看?
詹姆斯-我是一个乐观主义者。我认为人类在太空旅行方面会做得很好。
Izzie -这是来自英国空中客车防务和航天公司设计推进系统的James Sadler。
詹姆斯:有一种叫做奥尼尔圆柱体的装置，基本上就是在太空中旋转的大型空间站。所以它们有重力的外观，当然你可以在火星，金星，地球周围有更多的空间站，它们可以作为加油站，如果你要进行深空旅行，你甚至可以想象它有点像游轮，你从一个港口到另一个港口，空间站成为港口。
Izzie -这听起来像是《银河护卫队》里的东西，但美国宇航局已经研究了这些太空港，虽然理论上是可能的，但它太贵了。目前的航天器使用化学成分:一种燃料和一种氧化剂，本质上是点燃大火，火箭像烟花一样发射升空。
詹姆斯:你的推进系统越好，你到达某个地方的速度就越快，你可以走得更远。目前，如果我们想把人类带到其他地方，我们可能会被限制在火星上。如果我们想去更远的太空我们想去另一个恒星系统比如说，我们在附近发现了另一个可居住的星球，目前还不存在载人飞船的技术。但是如果我们想去看一看，我们可以发射非常非常小的宇宙飞船，比如邮票大小，使用一些非常新颖的技术，我们使用太阳帆。
所以我们有这种非常轻的材料，它可以从这个非常小的航天器延伸很长一段距离，我们可以用激光或阳光轻轻地推动它很长一段时间。所以这有点像在海上航行，有微风，你不会很快到达任何地方，但是在一段时间内，你可以变得越来越快，这可能会给你足够的推力来离开。
伊兹-但对我们人类来说并不理想
詹姆斯:我们现在正在研究下一代的电力推进系统。它的工作原理是你取一种惰性气体。在我们的例子中，我们通常使用氙气，然后把一些电子从它身上去掉，使它带电荷。一旦它带了电荷，你可以用电场给它一些速度。在这种情况下你可以把一个离子加速到每秒35千米这是它从火箭后部出来的速度。
伊兹:这就给了它一点推力，让我们继续前进。
詹姆斯:没错。所以你得到的是质量和速度的结合这就得到了动量。每次你拿一块质量然后以一定的速度把它扔出火箭的后部你自己就获得了那个动量。抛出物体的速度越快，得到的动量就越大或者抛出物体的速度越高，得到的动量就越大。在电动火箭中，我们的想法是，你可以非常快地抛出非常小的质量，而在传统的化学火箭中，我们会非常慢地抛出大量的质量，这就是电力推进效率的来源。
Izzie:还有一种引擎既高效又能提供足够的推力，那就是VASIMR引擎。这可以让我们在三个月内到达火星，而不是八个月到一年。
詹姆斯:他们的工作原理是把物质变成第四种状态，所以他们把一种传统的气体电离成等离子体，或者一旦它变成等离子体，就很容易通过各种形式注入大量的能量，比如射频加热，可以让气体的温度上升到100万度，比太阳表面还要热。然后你可以用一种更有效的方式从后面弹射出来这样每加仑能跑更高的里程同时也能获得更大的推力。
伊兹-你觉得什么时候会发生。如果有的话。
詹姆斯:在航天工业和核工业中都有一种说法，那就是它永远是50年后的事情。50年前，他们认为今天就能实现，而今天，我们认为这还需要30到50年的时间。
太空之旅
西蒙·埃弗里茨，《蓝色深渊
在接下来的50年里，或者更早，我们甚至可以去这个世界之外的地方度假。毫不夸张地说。商业公司正在以每张20万美元的低价出售太空短途旅行门票。但如果我们都决定跳上一艘宇宙飞船，离开我们可爱的小蓝点，很可能我们不会做得太好。我们的身体需要处理很多信息。一家名为Blue Abyss的公司希望改变这一切，Izzie Clarke采访了该公司的董事Simon Evetts。
西蒙:我们现在的情况类似于早期的航空工业，当时只有几架飞机，现在我们只有几艘商业航天器。它将在未来几十年呈指数级增长。如果你回想一下150年前的淘金热，你会发现有很多很多的人争先恐后地去寻找那些小金块。他们需要合适的设备，需要合适的知识。你如何淘金?你怎么知道东西在哪里，该怎么做?我们将成为那些个人，那个公司，提供黑桃，如果你愿意，为成千上万的人提供知识，他们将在未来进入太空。我们需要一种方法来准备和训练人们进入太空。如果他们不是政府的宇航员，他们现在能做什么呢?没有。 That's what Blue Abyss will be. It will be providing that capability.
伊兹-好吧，这是为了，我不是NASA训练过的宇航员。这是说，如果你和我想买一张票去太空，我们可以这样做，然后在蓝深渊这样的中心做好准备?
西蒙:没错。有一些为太空做准备的要素，一个普通人可以到达这里和那里，但没有一个地方能把所有的东西都放在一个地方，达到普通公众的标准，比如你和我，甚至是未来的专业宇航员。
伊兹-这怎么可能?我们要经历什么样的过程呢?
Simon -将要进入太空的人需要熟悉，并且能够适应，高水平的G，当你进入和从太空回来的时候。他们需要适应失重状态。他们需要了解可能发生的紧急情况以及他们应该做什么。他们需要知道当他们进入太空时，他们的身体会发生什么，这样他们就会做好准备，不会感到惊讶。所有这些都可以由像蓝色深渊这样的中心提供。
伊兹-我正想问…你怎么能这么做?很明显，为了练习，我们不能把人送上太空。那么如何解决这个大问题呢?
Simon:这真的是在利用太空飞行中更重要的元素，并且能够在地面上尽可能地复制这些元素。如果我们有合适的设备，我们就能做到。一个长臂人体离心机可以使我们旋转到高g，所以当我们坐在椅子上，现在，如果我们举起手臂，我们的手臂是1G。我们手臂的重量是我们所承受的正常重量。如果那只手臂突然变成正常重量的五倍，你会发现很难举起它。那将是一个人感觉到了5G，只不过他们的身体会感觉比正常人重五倍。这发生在我们加速的时候。所以一个有人在里面的离心机，如果它加速很快，就会增加离心力。你感觉到的g。这就是当我们在太空火箭或太空飞行器中，发射到太空并快速加速时所发生的事情。 So the G profile, the length and type of G that is experienced in a launch to space can be replicated in a long-arm human centrifuge. So that person then is comfortable, understands the feeling, and is able to cope with those feelings when the real event happens. But also weightlessness through a parabolic flight service and the ability to be able to train and to get a feeling for being in space through a neutral buoyancy pool.
伊兹-这个抛物线飞行的重要性是什么?如果我们进入太空，我们会怎么看呢?
Simon:抛物线飞行提供了短的抛物线，就像经过一个驼峰的后桥，在驼峰的顶部你有20到30秒的失重状态。这就像是即将到来的亚轨道飞行的迷你版本，在那里人们将经历三、四或五分钟的失重状态。虽然抛物线抛物线只给你几秒钟的时间，你仍然可以用它来准备某些元素，你需要知道，并适应这些即将到来的飞行。比如，如何安全地回到座位上，系好安全带。
Izzie -除了这些真正的体能训练，这些训练真的让我们达到了我们的水平。在执行太空任务时，我们还需要了解哪些其他的培训是我们在执行太空任务时没有考虑到的?
西蒙:嗯，需要有一些简报，以便了解太空对人体的影响。当我们在太空中度过一段时间时，我们的大多数生理系统都会受到影响。例如，在太空的头几天，大多数人往往会有太空晕动病。我们真正需要了解的是如何处理并尽量减少它
伊兹:按照你们提供的培训计划，要花多长时间?
西蒙:我们将提供短套餐和长套餐。一些简短的包将是单独的元素。可能是高重力半天，可能是抛物线半天。然后，更完整的培训课程可能会分成不同的一周部分。完成多少将取决于那个人将要做什么。他们会进行轨道飞行吗;他们会进入轨道吗?因此，根据需要，它们将是不同长度的课程，包含不同的元素
初学者宇航员训练
与亚历克·史蒂文森，QinetiQ
太空旅行会是什么感觉?为了找到答案，伊兹·克拉克与来自奎奈蒂克的亚历克·史蒂文森进行了交谈，她接受了一项宇航员训练……
亚历克-我们在范堡罗的人体离心机。目前这是我们唯一的人类离心机。它是一个巨大的旋转臂，半径约34英尺，直径约60英尺，自1955年以来一直在这里。早期主要是研究这些重力对人类的影响。最近，我们训练我们的快速喷气式飞行员如何应对他们在飞机上操纵时所经历的力量，我们也做了一些太空研究。事实上，我们已经在国际空间站进行了一些太空旅游训练，最近又在做一些研究，研究高重力对呼吸的影响。
伊兹:所以基本上，说白了，就是一个巨大金属臂上的小吊舱。它旋转得非常非常快
亚历克:本质上就是这样。
伊兹-现在我看到第一个受害者爬进了离心机。告诉我，一旦这个巨大的手臂开始旋转到底会发生什么?
亚历克-手臂需要一点时间才能开始运动，它会在房间里闲晃一会儿，然后马达就会启动。我们现在设置它的方式是，它将以每秒1G的速度加速。如果我们进入3G，它只需要两秒钟就能到达那里，非常快，然后你想维持多久就维持多久。今天，我想我们就把它控制在15秒。现在豆荚里的人感觉到他们的体重突然增加了。所以移动他们的手和手臂要困难得多。也因为他们的体重他们的血液增加了它会倾向于向下。他们的感受取决于失去视力后血压降得有多低，这是因为眼睛实际上有内部压力使它保持球形，血液很难回到眼睛里。首先你会失去视力，一旦你失去视力，你就会失去足够的血液进入大脑，因此，你最终会失去意识，但希望我们今天不会这样。我们只会看到一些视觉损失，非常明显，很容易看到。
伊兹-这是不是意味着我们可以试一试?
亚历克-你可以试试。
伊兹-我的天啊，我得去穿上衣服了!
好吧。所以我不用穿太空服，这有点让人失望。我爬进小舱准备转一圈。
工程师:伊莎贝尔?嗨，能听到我们说话吗?
伊兹-是的。
工程师:喂，控制中心?如果你想让我们运行2.4G。我们把它作为第一个试吃15秒。如果你刚好是2.4，我们可以让你再上几个台阶。
伊兹-完美
控制组- 2.4秒，持续15秒。站在……
伊兹-我们走吧!
一开始，我是坐直的，但当吊舱在圆形房间加速时，我就向侧面倾斜了。我的头顶指向中心。这导致血液涌向我的脚，就像飞行员在飞行中所经历的那样
工程师:你能跟我们谈谈吗?
伊兹-耶!没关系。我原以为会很紧张，但感觉就像坐过山车一样。
…实际上是在我第五次跑的时候。对于像我这样的新手来说，我们已经达到了极限。最高4.2G。是的，我的视力消失了。绷紧腿部和胃部肌肉，迫使血液回流到头部，你的视力突然清晰起来。希望。当我从晕车中恢复过来时，亚历克解释了为什么进行这些练习很重要。
亚历克-有医学上的问题我们需要检查实际受到的力量是飞行员和宇航员，不会对他们造成任何身体伤害。还有一个熟悉的部分，因为这是一种不寻常的感觉，他们通常不会期望在生活中有。特别是对宇航员来说，这种加速是在太空中进行的虽然它不一定是那种加速，那种胸部到背部的加速，训练是我们可以做到的。这是一种需要熟悉的感觉，这样他们才能继续做他们应该做的事情——专注于他们在宇宙飞船中可能要做的任务。既然你是4G，我们应该可以用我们现有的设备和一些培训把你提高到9G。
伊兹-我觉得我还没准备好。你身体的感觉很奇怪。当宇航员脱下他们的肺时，一切都感觉重了很多。这对健康有影响吗?我们怎么能研究这个呢?
亚历克:它确实对健康有影响，它确实会影响你的肺如何工作，显然肺是非常重要的。这是我们将选择权融入血液的方式。所以我们可以，我们可以测量加速度是如何影响血液中含氧量的我们可能在很多临床项目中都看到过你手指上的一个小夹子，它被称为脉搏血氧计，它可以测量血红蛋白饱和时的含氧量百分比。
我们可以这样做，我们可以看到，当我们处于这种加速度下时，这明显减少了。好消息是，当我们关闭加速度时，它会恢复正常。由于肺是海绵状的，它在增加的重量下会变形。你最终要做的是拉伸肺的顶部，顶部在胸部，而肺的底部在你的背部，它们被压缩了。当我们只是躺着的时候，就会有这样的感觉。但因为它只有1G，所以顶部和背面之间只有轻微的差别，当我们增加G的水平时，这种差别就会被放大。
所以我们担心，我想在GX下，我们有一部分肺在底部承受了如此大的压力以至于它不能关闭，不能与大气交流，因为它不能让空气进出肺，流过它的血液不能吸收任何氧气。它导致了我们所说的肺分流，一部分从心脏泵出的血液实际上并没有吸收氧气。它穿过肺部，很明显，它和吸收氧气的碎片混合在一起，只是降低了我们的平均饱和度。
现在肺上部的问题是它会逐渐被拉伸，像任何机械部件一样，如果你拉伸得太多，最终会造成损伤。我们所做的很多事情表明，我们所做的水平是安全的。但这里有一定程度的拉伸。我们需要小心，如果有些人的肺已经有问题如果我们进一步拉伸，我们实际上会引起问题，撕裂或类似的东西。所以这是我们需要考虑的问题。
空间中的健康风险
与伦敦国王学院的Julia Attias一起
除了晕动病之外，在太空旅行或生活的人还必须与许多健康问题作斗争。伊兹·克拉克采访了来自伦敦国王学院的朱莉娅·阿提亚斯，谈到了我们在太空中可能面临的一些健康问题……
朱莉娅:在地球上，当我们站起来的时候，血液通常会聚集在我们的下肢，因为重力会把血液往下推，所以我们的心脏必须非常努力地把血液送回头部，以确保我们不会昏倒。现在，当你在太空时，你的胸部通常比在地球上有更多的血液，因为它已经位于更高的位置，心脏不需要像在地球上那样努力地把它输送到大脑。所以心脏会因为这个原因失去一点力量和肌肉量。现在，当你回到地球，问题是这些宇航员现在再次受到重力的影响。因此，心脏必须努力将四肢的血液输送回头部。但是现在他们的心脏稍微变弱了因为它不需要做那么多，这通常会导致所谓的直立不耐受，也就是无法保持站立的姿势因为那些心血管调节机制得到了一点休息它们的工作变得有点弱，效率低下。
伊兹-那我们身体的其他部分呢，那里发生了什么?
朱莉娅:另一个主要问题是肌肉骨骼系统，也就是肌肉和骨骼，两者的情况非常相似。宇航员往往会失去肌肉质量，肌肉的大小和功能，肌肉的力量也会下降。这两者往往是相辅相成的，我们也会失去一些骨矿物质密度，这主要是由于同样的原因。如果我们再想想地球，每一天我们都要站起来，移动好几次。这使得我们的脚和身体能够接触到地面。这种冲击，这种负荷，是正常情况下维持肌肉和骨骼强度所必需的。因为宇航员没有这些，他们没有接触到的任何东西，他们基本上是漂浮的。因为失去了那种冲击力肌肉和骨骼尤其是下肢的肌肉和骨骼变得更小了。
伊兹:所以你的肌肉和骨骼真的在萎缩吗?
朱莉娅:是的，在下肢有。
伊兹-听起来不太好。
朱莉娅:但是有个好消息!这一点很早就被认识到了。所以好的方面是，有很多对策可以帮助防止这些事情的发生。因此，目前宇航员在国际空间站上通常呆六个月左右。他们有很强健的日常锻炼。每天大约两到两个半小时，这有助于保持肌肉和骨骼质量，也有助于心血管方面的事情。还有一些饮食规定有助于保持肌肉和骨骼健康，比如钙补充剂。
伊兹-很明显，在太空中，我们有太阳的轰鸣声。我是说，在地球上已经够糟糕的了。我们总是涂防晒霜。那么辐射的风险是什么呢?
朱莉娅:是的，所以去火星的辐射风险可能是目前最大的问题，这可能是主要的限制因素。除了飞船的工程技术之外，辐射可能是最重要的风险。目前，在国际空间站上，宇航员仍然不受地球磁场的影响，所以他们受到的辐射确实增加了，但与宇航员冒险去火星时受到的辐射相比，这远远不够。
伊兹-辐射会造成什么样的伤害?
朱莉娅:如果你愿意，辐射通常以高速粒子的形式存在。这些粒子实际上可以撕裂DNA分子。它可以破坏它们为细胞生产提供的信息。我们都能联想到的主要问题是癌症风险。
伊兹-所以我们知道所有物理的东西。但是他们脑子里在想什么呢?进入太空会对心理产生影响吗?
朱莉娅:心理方面真的很有趣，而且有很多因素。他们的睡眠绝对是一个问题，因为目前在空间站上，宇航员每90分钟左右就有一个昼夜循环。所以这真的很困难，因为你看不到一片黑暗。所以他们的昼夜节律，也就是帮助调节昼夜的节律，是不存在的。这确实会对他们的心理健康造成损害，而且还会对禁闭造成影响——他们基本上被困在一个锡罐里六个月，当然他们认识这些人，但如果你想要一些自己的时间，你不可能跑到卧室去。
伊兹-是的。就像严重的幽居病。我们对长期太空飞行了解多少，人们在太空中实际呆了多长时间，他们有没有研究过比这更长时间的东西，因为我们说的是如果我们想要在某个地方殖民，也许在太空中呆一辈子或20年。我们知道什么吗?
朱莉娅:几十年来，我们已经了解了很多关于太空飞行对人体的影响，这真的很有价值，但我们真的进入了另一个领域，当然还有很多研究需要做，以帮助铺平道路，了解我们所期望的到底是什么，以及如何最好地抵消它。
植物的重要性
霍华德·格里菲斯，剑桥克莱尔学院
我们仍然要生存、呼吸和吃饭。在地球上，我们非常依赖植物的生物多样性。但我们能把它带走吗?伊兹·克拉克和植物生态学家霍华德·格里菲斯一起在剑桥克莱尔学院花园散步……
霍华德-欢迎来到克莱尔花园。
伊兹——我想我这辈子从没见过这么漂亮的花园。霍华德，植物为我们做过什么?
霍华德-你怎么能问这样的问题。植物是地球上生命的基础。它们是地球的生命维持系统。我们所做的一切都来源于植物，无论是几百万年前埋在地下的化石燃料，还是我们消费的所有食物的基础，或者是我们穿的许多衣服的基础。他们在数百万年前就学会了如何收集阳光的能量，并利用它来吸收大气中丰富的资源——二氧化碳，并将其转化为有机碳。它们含有一种酶，这是唯一一种进化得足够大的酶，能够支持我们现在所知的地球上海洋和陆地上的生命。
伊兹-是的，而且是一个非常重要的角色。所以如果我们要去另一个星球，比如火星，我们能不能带着他们一起试着解决这个问题?
霍华德:当然。我的意思是，在不同的太空飞行中进行了许多实验，以测试植物如何在极低的重力下生长:它们是否能生长，因为它们当然会有点迷失方向，因为植物可以感知重力，通常它们的根会向下伸展，然后向上生长。如果没有这个，我们就需要设计特殊的室来帮助他们模拟哪个方向是上哪个方向是下。
伊兹:我在想象一个巨大的豆荚，看起来像一个美丽的绿洲或类似的东西。
霍华德:嗯，我认为这是一个相当大的规模。我怀疑我见过的原型稍微小一些，更像是小房间，但尽管如此，他们还是在考虑我们是否可以种植植物。所以我们需要大量的水，我们需要适当浓度的二氧化碳，以及它们需要从土壤中吸收并生长的额外营养。
伊兹:这就是我们所说的生物圈吗?它们是一回事吗?
霍华德:非常相似。人们可能会想象，作为永久居住地的空间站可能看起来像在亚利桑那州沙漠中进行的大型实验，并且仍在进行中。它被称为生物圈2号。但我们可以说，它有一些问题，也许从生物圈中可以得到一些教训，可以帮助我们了解另一个星球上需要什么。
伊兹:那么他们想从这些生物圈中找到什么呢?
霍华德:嗯，在生物圈2中，他们首先开始尝试创造一个完全自我维持的环境，有海洋、沙漠和不同的栖息地，许多人将尝试在没有任何外部干预的情况下生活一整年。
伊兹-这包括供氧吗?这是怎么做到的呢?
霍华德:嗯，他们的想法是，他们种植的植物将有助于维持氧气供应，并为他们提供食物。
伊兹-听起来很棒。它真的有效吗?你提到了一些技术问题。
Howard -好吧，除了据说发生的人际关系问题之外，这些人的体重减轻了很多，因为他们根本无法种植足够的食物来养活自己。在维持这些生物圈内二氧化碳和氧气的平衡方面也存在可怕的问题，部分原因是他们在土壤中使用的材料都含有太多的有机物质。所以基本上土壤中的微生物只是忙于消耗氧气并将其转化为二氧化碳。所以土壤呼吸过多。另一个问题是，他们建造建筑物所用的混凝土也在吸收二氧化碳和氧气。所以最后他们不得不引入氧气脉冲来维持环境。
伊兹-所以，即使我们要尝试复制这一点，我们也需要首先在地球上进行练习。
认为植物会给我们提供氧气，让我们呼吸，这是一个长期存在的谬论。是的，我们呼吸的氧气是植物提供的。在过去的三十亿年或二十亿年里。目前它们处于平衡状态。所以植物和有机物质呼吸，每年消耗的氧气和产生的氧气一样多。因此，试图创造一个环境，让植物可以产生我们需要呼吸的氧气，这意味着我们需要带走碳，并将其储存在某个地方，就像我们的化石燃料在3亿年前所做的那样。
伊兹-我等了很长时间才知道。
霍华德-没错，这会是个大问题。所以你仍然需要找到一种方法来独立地控制氧的浓度，使它保持在一个足够高的水平。要建立一个像我们在地球上那样的自我维持的环境需要很长时间。
伊兹-好吧，也许我们还没到那一步。在另一个星球或太空种植植物还会面临哪些挑战?
霍华德:我认为，总的来说，为它们创造合适的大气，找到足够的水，获得足够的土壤，这些土壤本身不会改变气体的成分，我们试图在其中种植这些植物，或者与它们一起生活，还要克服其他问题，比如引力与地球上的差异。
我们应该殖民太空吗?
即使我们能够克服我们所面临的所有不同的挑战，即使我们能够殖民太空，我们应该吗?伊兹·克拉克把最后一句话留给了剑桥大学生存风险研究中心的阿德里安·柯里。
Adrian -这个问题的一个答案是“当然，为什么不呢，这听起来真的很有趣!”但是还有另一种思考这个问题的方式，比如我们为什么要离开这个星球?如果我们的社会体系是极度不可持续的，并且有破坏地球的倾向。例如，你知道一个污染很大的城市。一个倾向于过度开采资源的社会迁移到另一个星球并不能真正解决任何问题。我们只会带着同样的错误。这种开拓其他星球的英雄登月计划的想法在某种程度上解决了我们面临的许多问题。它和我们遇到的所有问题的技术解决方案都有同样的问题。如果你不解决社会实践问题如果你不解决我们不可持续的生活方式技术解决办法就只能是权宜之计。
评论
尽管听了30年
尽管已经倾听了30年，但地球对我们银河系其他文明的呼唤没有得到回应....这意味着我们在银河系的这条臂膀中是孤独的，这条臂膀的所有资产都可以被人类所拥有和分享。人类对所有未来的星球之外的努力提出要求的时候必须是一个联合国协议，所有人类至少是公司的平等继承人，这些公司将跟随他们的方式进入天堂，并索取他们所拥有的亿万财富。像我们这样的先进文明必须在教育、住房、照顾每一代人方面达成协议，最好的办法是让世界银行家赋予每个人共享银河系所有资源的权利，这些资源在未来的太空文化中可能代表着行星和小行星。我们现在必须面对未来在所有的天堂都被私人公司占领之前。DCR
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