人类的火星之旅挑战重重、十分复杂。为了将火星任务从构想变为现实，NASA的人类研究计划将航天员会面临的困难分为五类。这些难题并不是孤立存在的，它们相互补充，加剧对人体的影响。

NASA正试图通过系统的努力来克服或减轻这些障碍，通过地面模拟装置、实验室进行研究，以国际空间站为试验平台，评估人类的身体和大脑在漫长的太空飞行中将作何反应，探讨人类探索太空所需的对策。由此得到的数据、技术和方法，对于长期行星际任务而言，十分宝贵。

1．宇宙辐射

这是人类登陆火星的第一个困难，也被认为是五类难题中最危险的。人眼对宇宙辐射是不可见的，但它的危害隐秘而严重。

当人越出地球磁场的保护，暴露在宇宙辐射中，将增加患癌症的风险，损害中枢神经系统，改变认知功能，减少运动功能并促使行为发生改变。

NASA利用地面研究实验室研究辐射如何影响生物样本，以了解在低地球轨道上会发生什么。国际空间站位于地球的保护性磁场内，即使这样，身在其中的航天员所承受的辐射也比在地球高十倍，和深空相比，空间站仍然是一个小辐射量的场所。

为了减轻宇宙辐射的危害，深空飞行器将备有效果显著的防护屏蔽装置、剂量测定装置和预警装置。同时，医疗措施方面的研究也正在进行，如研制药品以帮助抵御辐射等。

2.隔离与约束

不管受过怎样良好的训练，在很长一段时间内挤在一个狭小空间里，行为问题是不可避免的。所有航天员都是精心挑选出来的，受过严格训练，地面也为他们提供支持，以确保他们可以在几个月或几年的飞行时间中形成有效的工作团队。

在地球上，我们拥有拿起手机的奢侈，可以立即与周围的几乎所有人和事物相连。而在去火星的旅途中，航天员将比我们想象的更加孤立和受约束。睡眠丧失、生理节律失调和超负荷工作更加剧了这一问题，并可能导致工作效率下降、健康问题产生以及任务目标受损。

为了解决这一问题，NASA正在开发用于监测行为健康以及适应航天环境的多种工具和技术，以检测和治疗早期行为问题风险，还进行了关于工作效能、警觉性等方面的研究。

3.与地球的远距离

第三个或者说最明显的难题是距离。火星距地球约有1亿4000万英里。这可不是三天就能到的月球旅行，想完成火星之旅，航天员将离开地球大约三年。如果在国际空间站上发生医疗问题或紧急事件，机组人员可以在几小时内回到家中。此外，还有货运飞船不断向空间站提供新鲜的食物、医疗设备和其他资源。但是，一旦你为前往火星的飞船点燃引擎，就再也没有回头路，也没有补给了。

制定好严格的规划和实现自给自足是成功完成火星任务的关键。面对单程高达20分钟的通信延迟，以及发生设备故障或医疗紧急情况的可能性，航天员必须能够在没有地球同伴支持下面对一系列情况。

4.重力问题（或缺乏重力）

航天员将遇到的重力变化是任务的第四大困难。在火星上，航天员需要在相当于八分之三地球引力的环境中生活和工作。此外，在两颗星球之间的六个月的跋涉中，探险者将体验到完全失重。

除了火星和深空之外，还有第三个重力场必须被考虑。那就是，当航天员最终返回地球家园时，他们需要重新调整身体中的许多系统来适应地球的重力。而此时，他们的骨骼、肌肉、心血管系统都已经在没有标准重力的情况下受到了影响。使问题更加复杂的是，航天员从一个重力场转换到另一个重力场，通常是一段非常难熬的过程——从行星表面离开或通过大气层的阻力下降时，他们要承受许多倍的重力。

为了确保航天员在任务前、任务期间及任务后保持健康，NASA正在研究美国食品药物管理局批准的骨质疏松治疗方法以及使用这种治疗方法的最佳时机，以减轻航天员过早发生骨质疏松症的风险。他们还在研究适应性训练计划，以及提高检测相关感官输入的能力，以减轻平衡控制问题。针对单个航天员制定最佳运动处方，确定他们在未来火星任务中的新陈代谢成本。

5.封闭环境

宇宙飞船不仅是一个家，也是一台精密的机器。飞船内的生态系统在航天员的日常生活中扮演着重要角色，其重要的可居住性因素包括温度、压力、照明、噪声和空间量。航天员必须获得必要的食物、睡眠和锻炼来保持健康以及快乐。

通过技术手段，在严酷的环境中创造出适合居住的家园，是NASA的目标。监测一切可监测的数据，从空气质量到可能存在的微生物。封闭的环境中，微生物更容易从一个人身上转移到另一个人身上。同时，航天员要通过尿液和血液样本提供数据，也要揭示一些可能导致压力的因素。NASA还要求乘员们提供对于生活环境的反馈，包括物理印象和感觉，以便航天器的发展能够持续满足人类在太空的需要。资源的广泛回收更是非常必要的，包括：氧气、水、二氧化碳，甚至是人体排泄废物。（航天员中心 张田）