“宇航员”科学家在地球模拟宇航生活，任务结束后的心理状态不容忽视

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来源：DeepTech深科技

2023 年 1 月，退役空军军官塔拉·斯威尼（Tara Sweeney）的飞机降落在南极洲西部的思韦茨冰川上，该冰川面积超过 12 万平方公里。她带领一个国际研究小组来到这里，研究冰川的地质和冰结构，以及冰川融化如何导致海平面上升。但身处地球最南端时，斯威尼一直在惦记着月亮。

目前，斯威尼正在德克萨斯大学埃尔帕索分校攻读月球地质学博士学位。“这给我的感觉就像是在进行太空探险。所拥有所有这些资源，可以让你成为一个从事探索和科学研究的人，这真的很了不起。”她说。

这种相似性解释了为什么太空科学家要研究生活在南极，和其他偏远哨站的人们的生理和心理状态。25 年来，人们一直在探索在另一个星球生存，或者在前往另一个星球的途中，人们的状态将如何改变。

极地探险家在某种程度上类似于登陆外星的宇航员。虽然从技术上讲，斯威尼并没有执行任何“模拟宇航员”的任务，她的主要目标是对地球进行地质勘探，但她的日子过得和太空探险家的日子差不多。

在 16 天的时间里，斯威尼和她的同事们住在冰上的帐篷里，他们有一半的时间被迫呆在帐篷里，因为暴风雪让他们无法出去。在天气允许的情况下，斯威尼会用雪地摩托往返于营地和现场。她说，有一次她遇到了乳白天空（whiteout）的情况，感觉就像在乒乓球里不断前进。

在冰川上，斯威尼总是感到很冷，有时无聊，有时沮丧。但她能意识到自己还活着，并且兴致勃勃。她还感觉到了一种与世隔绝的专注。她说：“我有三个目标：成为一名优秀的探险队队员，进行优秀的科学研究以及活下去，这就是我要做的全部事情。”

这些都不容易，但这可能比返回埃尔帕索更容易。“我的任务结束了，一切都结束了，”她说，“我该如何处理我所感受到的这些事情呢？”

今年 5 月，她参加了 2023 年模拟宇航员（Analog Astronaut Conference）会议，这是一个在相对安全和舒适的地球上模拟长期太空旅行者的聚会。斯威尼在访问约旦的模拟设施时，了解到该活动。在那里，她遇到了会议的创始人之一贾斯·普瑞沃（Jas Purewal），他邀请她参加聚会。

会议在生物圈 2 号（Biosphere 2）召开，这是一个位于美国亚利桑那州沙漠中的玻璃镶板、自给自足的栖息地，类似于早先科幻小说中的太空定居点。建造该设施的部分原因是，为了解人类是否能在敌对星球上创造宜居环境，它是首批建筑之一。

会议上的一位发言人表示，自己在俄罗斯莫斯科的一个模拟太空栖息地里呆了 8 个月，她谈到了任务结束后的一段时间对她来说是多么艰难。在会议上，重新融入社会的心理问题成为不断被提起的话题之一。事实证明，斯威尼并不孤单。

在世界各地，大约有 20 个模拟太空设施收容了自愿成为研究对象的人，他们在极地站、沙漠据点，甚至在美国国家航空航天局中心内的封闭栖息地隔离数周或数月。

这些地方旨在模仿人们在火星、月球或长期轨道站上的生活方式。科学家们表示，这样的研究可以帮助测试医疗和软件工具，促进室内农业发展，并解决模拟宇航员在“任务”结束后遇到的困难，包括和斯威尼同样的人。

最近，一个研究群体通过制定标准使该领域更加正规化，并让结果具有可比性；将研究论文收集到一个数据库中，以便研究人员能够在以前的工作基础上进行研究；将科学家、参与者和设施负责人聚集在一起，分享成果和见解。

有了这种凝聚力，一个曾经冷清的研究领域正在提高其知名度，并希望在航天机构中获得更多的信誉。“我认为这种模拟的价值被低估了，”正在帮助推动此类活动正规化的退役空军军官杰尼·黑斯特曼（Jenni Hesterman）说，“很多人认为这只是太空营。”

进入太空需要许多的资源和时间，而模拟宇航员设施是一种不需要进行太空任务，就可以进行相关测试的方式。例如，科学家们希望确保工具在太空中能够正常工作。因此，模拟宇航员将测试从宇航服到极端环境医疗设备等各种设备。

研究人员还对宇航员在隔离状态下的表现高度关注。因此，他们有时会通过采集唾液、皮肤、血液、尿液和粪便样本来跟踪微生物群变化、压力水平和免疫反应等特征。

意大利天主教圣心大学心理学教授弗朗塞斯克·帕格尼尼（Francesco Pagnini）与欧洲和意大利航天机构合作研究了人类的行为和表现，他说，模拟任务“可以让我们深入了解一个人会如何反应，或者什么样的团队，什么样的人的组合，会对特定的挑战做出反应”。

一些设施由航天机构运营，如美国国家航空航天局的人类探索研究模拟项目（HERA，Human Exploration Research Analog），该项目位于休斯顿的美国国家航空宇航局约翰逊航天中心内。

该中心还设有一个名为“船员健康与表现探索模拟”（CHAPEA，Crew Health and Performance Exploration Analog）的栖息地，由 3D 打印建造，宇航员们将在那里模拟为期一年的火星任务。它的结构看起来就像是在宇宙里，人工智能以宜家能买到的东西创造了一个生活空间。

然而，大多数模拟设施都是由私人组织运营的，并接受航天机构、大学研究人员的研究建议，有时还接受普通人递交的项目申请。

这样的工作已经进行了几十年。美国国家航空航天局的第一次官方模拟任务于 1997 年在死亡谷进行，当时四个人花了一周时间扮演火星地质学家。2000 年，非营利机构火星协会（Mars Society），一个太空探索倡导和研究组织，在加拿大努纳武特建造了 Flashline 火星北极研究站，不久后在犹他州建造了火星沙漠研究站。美国国家航空航天局的研究人员也使用过这两种设施。

但这种做法早在这些项目之前就已经存在了，即使术语和永久性设施当时还不存在。在阿波罗时代，宇航员常常在亚利桑那州和夏威夷尝试他们的漫游车，太空行走和科学技术。

美国国家航空航天局飞行模拟项目的前首席科学家罗尼塔·克伦威尔（Ronita Cromwell）表示，许多设施都位于两类地方：极端环境和受控环境。前者包括南极或北极研究站，这些研究站往往用于研究睡眠模式和团队状态等主题。

后者，封闭的模拟栖息地，主要用于人类行为研究，包括学习认知能力在任务过程中如何变化，或者测试设备，比如帮助宇航员在不与任务控制中心沟通的情况下做出决策的软件。随着宇航员离地球的距离越来越远，这种独立性变得愈发必要，因为通信延迟会随着距离的增加而增加。

在美国国家航空航天局的任务模拟工作中，克伦威尔看到了它们的价值。克伦威尔说：“让我兴奋的是，我们能够在地面上创造某种太空环境，研究人体的太空变化，无论是心理、认知还是生理变化。”

例如，宾夕法尼亚大学的精神病学研究人员最近发现，随着任务的进行，HERA 团队的成员在认知任务上表现更好，比如点击屏幕上随机出现的方块和记住三维物体。

最近，西北大学和德保罗大学的科学家领导的另一项 HERA 研究发现，随着时间的推移，团队在一起执行物理任务方面做得更好。但当他们试图创造性地和智慧地合作完成任务时，比如对给定物体的用途进行尽可能多的头脑风暴，他们的表现变得更糟了。

这些大脑和行为的变化可以帮助科学家理解在其他偏远、枯燥、紧张的情景下部署的团队。帕格尼尼说：“我认为太空心理学也可以用于日常生活的很多场景下。”

在物理方面，最近，一个包括美国国家航空航天局科学家在内的国际团队利用火星沙漠研究站进行了一项测试，对于模拟宇航员是否可以快速学会如何使用一种医疗设备修复骨折，这种设备可以在火星或远离医疗设施的偏远地区使用。

对自给自足、可持续生活的调查也揭示了人类如何利用少量资源在地球上生存下去。例如，澳大利亚格里菲斯大学医学研究人员领导的团队进行了一项实验，他们在紧急情况下尝试从矿物中提取水。

虽然在太空中进行的科学研究通常会受到更多关注，但对包括人类在内的所有系统进行地面测试是必要的，即使这些测试并不吸引人或者为公众所知。克伦威尔在谈到她在美国国家航空航天局模拟项目上的工作时，开玩笑说：“我觉得我手里握着一个深藏而黑暗的秘密。”

事实上，即使是在相邻领域工作的人可能也没有听说过这个领域。天体物理学家普瑞沃在 2020 年才了解到模拟太空研究。然而，随着新冠肺炎限制措施的实施，大多数设施已经停止了新的任务。“如果我不能去模拟设施，也许我可以自行组织模拟活动，”普瑞沃说。

在她父母家的后院，一片垂柳和修剪整齐的树篱旁，她用扫帚柄和帐篷状的材料建造了一个球形圆顶建筑。

普瑞沃在里面隔离了一周，只有上厕所，还有身着模拟宇航服时才会离开。她与建筑外的人设置了 20 分钟的沟通延迟，食用冻干食物（她开始讨厌这些食物了），还吃粉虫和蝗虫来获得昆虫蛋白质，她比预期的更喜欢昆虫类食物。

虽然普瑞沃承认她的个人模拟“保真度较低”，但它为更严格的研究提供了一个测试机会。到 2021 年，普瑞沃与 SpaceX 民用宇航员锡安·普罗科特（Sian Proctor）共同创立了斯威尼参加的模拟宇航员大会，以及一个由 1000 多人组成的在线社区。

2022 年 11 月，她还在别人的后院参加了一次模拟任务。他们的任务由火星协会赞助，涉及心理健康、地质研究工具和可持续食品供应的研究。如果他们要去火星生存，所有这些都是必要的。

但他们并没有前往火星，而是美国犹他州。该设施由火星协会运营，位于一条名为 N Cow Dung Road 的土路的 3.4 英里处。

那里的景观看起来很不错，包括蘑菇状的岩层，沙粒状的地面，以及被侵蚀的红色岩石山丘等。

该设施坐落在一个被山丘包围的平坦地带，有一个两层楼高但直径只有 26 英尺的圆柱形生活空间。栖息地通过地上“隧道”连接到一个温室和一个球状圆顶建筑，类似于普瑞沃自己打造的后院，并设有控制中心和实验室。

2022 年 11 月，普瑞沃带着一个团队在那里呆了两周，黑斯特曼担任指挥官。在栖息地里，一名天体生物学学生试图在船员的食物垃圾中种植可食用的蘑菇。

另一位团队成员想看看他们是否可以用奶粉和细菌制作酸奶。与此同时，普瑞沃正在试验一种名为 PARO 的人工智能机器人伴侣。外表像竖琴海豹宝宝，PARO 通常用于缓解医疗状况下的压力。团队成员与 PARO 互动，并佩戴生物监测带，测量心率等信息。

任务结束后，他们与其他人进行了交谈，并交流了一些问题，比如灭火器过期，缺乏对使用专业技术和生命支持系统的参与者的安全培训等等。他们咨询了前飞机事故调查员艾米利·阿波罗尼欧（Emily Apolonio）。

2022 年，她前往夏威夷，住在 HI-SEAS，这是一个 1200 平方英尺的模拟站，位于毛纳罗亚火山海拔 8200 英尺处。阿波罗尼欧认为 HI-SEAS 存在可以避免的问题。首先，浴室里只有一个堆肥厕所，任务人员不允许在里面小便，还有一个小便器，而女性也（被迫）必须使用。

随着今年 6 月发布的草案，他们希望为参与者改善条件，例如，确保设施遵守建筑规范并提供足够的医疗支持。他们还希望鼓励模拟参与者遵循研究最佳实践，以确保结果的严谨性。

例如，标准建议，每个任务的研究计划都必须经过首席研究员和栖息地主任的预先验证，并且给出研究完成的时间表，如果有人体实验，还要获得机构审查委员会的批准。尽管有联邦或机构拨款的项目无论如何都要经过这些步骤，但形式并不统一。

虽然一些模拟活动已经制定了严格的规定来保护参与者，但她从同事那里听说的安全问题和包容性差距促使阿波罗尼欧创办了一家培训和咨询公司，名为星际表现实验室（Interstellar Performance Labs），旨在帮助未来的模拟宇航员在执行任务前做好准备。

她还开始与普瑞沃、黑斯特曼等人合作，正在编写一份名为“空间模拟国际指南和标准”的文件。

这些标准还详细说明了研究数据库的创建，将模拟项目的所有记录（同行评审或其他资料）放在同一个地方。这样，人们就不需要做重复的工作，除非他们想测试结果的可复制性。他们还可以更好地将自己的研究与航天机构的既定需求联系起来，以便更直接地为现实世界提供帮助和相关信息。

作为这一集中化努力的一部分，普瑞沃、阿波罗尼欧、黑斯特曼和同事们还正在进行他们口中的世界上最大的模拟任务。这是一项为期一个月的任务，涉及世界各地至少 10 个独立的基地，这些基地将共同模拟未来在太空中的大规模合作。

然而，到目前为止，试图赋予社区凝聚力和连贯性的努力，尚未完全解决模拟生活给许多参与者带来的麻烦：他们将如何面对任务的结束。阿波罗尼欧在谈到自己的经历时说：“告别模拟任务比参与模拟任务困难得多。”

从 HI-SEAS 项目离开后不久，她和丈夫有一次在街上散步。灯光、噪音对她来说有些令人不适。

“我不知道该看向哪里，也不知道该去哪里，”她说，“我似乎没有任何想法。”当他们在一家餐厅吃晚餐时，服务员递给她一份菜单，她僵住了。“我必须自己选择食物，”她突然意识到了这一点。这让她无所适从，而且，这种感觉并没有随着时间的流逝而减弱。

黑斯特曼说，与此同时，很少有其他人了解这种经历。她继续说道：“你回家后感到很兴奋，迫不及待地想与大家分享这件事。你会告诉每一个人，但也仅限于此，之后你就要回归到付账单、割草之类的日常琐事上。但你仍然想谈论它。”

普瑞沃很想念团队感和有共同目标的感觉，并开始在模拟之外寻找这些感觉。“我需要在日常生活中找到同样的感觉，”她说，“我们都需要我们的团队。”

帕格尼尼指出，对任务后经历的研究很少。2023 年 3 月，他与人合著了一篇由欧洲航天局委托撰写的综述论文，旨在概述人类在太空中的行为和表现的研究现状，包括科学上的空白。

他们的研究发现，关于宇航员在“任务后”的反应和应对方式的研究尤其少见，从模拟空间返回现实世界也是如此。

帕格尼尼说，这项研究不仅与模拟或真正的宇航员有关。太空中的生命与地球上的生命有相似之处，也包括它所面对的困难。

例如，意大利面对新冠疫情所采取的严格限制和长期的封城，就像是去执行一个模拟任务。“当我们走出封锁阶段时，与其他人联系变得有点奇怪。”他说。就好像是，在地球上过着正常的生活是很奇怪的一件事。

这种陌生感也会出现在其他经历中，比如在军事活动之后回归家庭生活。美国伊利诺伊大学传播学教授林尼·科诺布洛驰（Leanne Knobloch）对军人夫妇进行了一项大规模的重返社会研究，她说：“人们的期望是，家庭一旦团聚，就会从此幸福地生活，这就是为什么重返社会有时会被忽视的原因。但是，越来越多的研究人员开始认识到，重返社会是一个充满挑战的时期，而不全是人们想象中的幸福美满的结局。”

科诺布洛驰的工作包括提供减轻过渡期障碍的建议，比如让人们为他们可能经历的问题做好准备。她说：“如果你已经准备好了，知道自己可能会遇到哪些问题，那么压力就不会那么大了。因为你会意识到它们是正常的。”

例如，阿波罗尼欧的星际表现实验室已经计划将“善后”教育纳入其中，教育参与者回归正常生活可能面临的问题。

当斯威尼离开斯维茨冰川的那一天终于到来时，一架飞机似乎在天边横空出现，就好像这个偏远的前哨基地变成了繁忙的机场。当她离开时，她低头看着营地，那里还有一半的队员。“你可以看到我们的脚印是多么的渺小。”她说。只是一望无垠的白色空间中的一个斑点。

返回北美后，斯威尼就开始享受与家人在一起的时光。但调整并不容易。她说：“回来后的每一天，我都感觉自己被拽向了不同的方向。”要一起推进许多项目，当导师、演讲、做博士研究，她感受到了自己的自我分裂。在南极洲，她更像是一个整体，光滑无棱。

但在 5 月份的模拟宇航员大会上，听说其他人也遇到了类似的调整困难，斯威尼开始感到正常，而且有一个社区可以帮助应对模拟任务后的挑战。

在新数据库和标准化措施的帮助下，进一步的研究可能有助于揭示最佳的应对策略，以及成功的团队成员状态、压力创造者和缓解者的关键，以及使任务更容易的工具和设计。也许有人会查看数据库，发现一些科学上的空白，并试图填补它。

这样的研究可能会引起斯威尼和其他难以适应日常生活的人的共鸣。她说：“我们必须回去工作，我们必须去回归家庭，我们想重新开始我们以前从事的项目。但同时，我们需要为刚刚经历的事情腾出空间，并能够缓解它带来的压力。”

支持：Ren

排版：刘雅坤

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