太空动物试验
逐梦千年游太空,科技攻坚成功。
幕后实验多英雄,替难人类者,鼠猴和鱼虫。
星月再伴中国红,嫦娥神舟天宫。
动物奉献当记取,福利与伦理,时刻记心中。
世世代代孤独地生活在广袤宇宙角落里的人类,从自我意识诞生开始就在探索未知的宇宙。从嫦娥奔月的神话到亦真亦幻的《西游记》,人们把太空描述成妙不可言的神仙世界。在人们的想象中,太空是一个至善至美的天堂,遨游太空成为无数人的梦想。千百年来,文人骚客们留下了很多关于“太空”的诗句:苏轼因为思念弟弟苏辙而作的《水调歌头》中感叹,“我欲乘风归去,又恐琼楼玉宇,高处不胜寒”;宋代张淏在《为侍郎徐公邦宪赋》中傲然“愿得侧翅附鸿鹄,追风击电凌太空”;元代文学家许有壬在《忆秦娥·山瓢饮》中梦想“太空为幕云为枕”;毛泽东“可上九天揽月,可下五洋捉鳖”的革命豪情更是激励了一代又一代的新中国建设者。
在现实世界里,太空并不像人们想象的那样浪漫。进入太空,人类要面对的更多是险境而非仙境。在探索宇宙的旅程中,人类一次又一次地感受到了自己的渺小。从1957年10月4日苏联发射世界上第一颗人造卫星到2004年1月4日美国勇气号火星探测器在火星南半球的古谢夫陨石坑着陆,从2003年哥伦比亚号航天飞机(STS Columbia OV-102)的失事到猎兔犬2号(Beagle 2)火星登陆器与地球失去联系,从东方红一号升空的石破天惊到嫦娥四号首次实现人类探测器在月球背面软着陆的干练洒脱,人类探索太空的旅程伴随着无数成功的喜悦与失败的心酸。
人类之所以能够走出地球,动物们的铺垫和牺牲发挥了重要的、不可替代的作用。在人类进入太空之前,为了解人在太空中可能会遇到哪些问题,科研人员往往利用动物来做开路先锋,通过测试动物对太空环境的生理反应等,为人类进入太空奠定良好的基础。“动物航天员”们进入太空,可并非想象中的太空漫步,它们是要代替人类直面很多不可预料的困难和风险,很多动物因此牺牲。几十年来,一批批动物被带上太空,要么代替人类完成涉险的旅程,要么被人类当成实验对象。实验动物是名副其实的太空先驱,加快了人类太空时代的到来。正是因为动物们的牺牲和奉献,才有了1961年4月12日苏联宇航员尤里·加加林(Yuri Alekseyevich Gagarin)搭乘东方1号(Vostok 1)宇宙飞船从拜克努尔发射场成功进入太空,开创了载人航天历史的新时代。
第一批飞上太空的地球动物是果蝇。1947年2月20日,美国人用缴获的德国V2火箭将果蝇运上太空,目的是研究高空辐射造成的影响。在V2下降回地球的过程中,一个装有果蝇的太空舱折断了,一个降落伞慢慢地把它降到了新墨西哥的土地上。令科学家们喜出望外的是,果蝇还活着。通过进一步地研究发现,宇宙辐射对果蝇没有什么遗传影响。果蝇食量小、生命周期短、DNA变异快,是研究太空辐射对人类遗传和免疫影响的良好范本。几十年来,果蝇一直是太空飞船的常客。
第一只进入太空中的哺乳动物是犬。1957年深秋的一天,一只流浪莫斯科街头名叫莱卡的狗,被科研人员捡到后带回去并善待了几天。为了测试卫星的安全性,在进行第二颗卫星发射的时候,科研人员在莱卡身上安装了一些感应器,用来监测进入太空后的实时数据。1957年11月3日,莱卡乘坐史泼尼克2号(Sputnik 2)生物卫星成功进入了太空。在升空过程中,莱卡的表现比较正常,然而在进入轨道飞行6小时后,舱内的制氧机停止运行,在高温缺氧的太空舱里,莱卡心率加快了3倍,最终英勇殉职,共在太空存活了7个小时。莱卡为人类提供了最初的宝贵数据,首次证明哺乳动物能够在失重的状态下存活。
第一批在太空旅行中幸存并安全返回地球的灵长类动物是松鼠猴贝克小姐(Miss Baker)和恒河猴埃布尔小姐(Miss Able)。1959年5月28日,美国宇航局木星AM-18(Jupiter AM-18)号火箭发射的太空舱运载了一只名叫贝克的松鼠猴和一只名叫埃布尔的恒河猴,从此开启了灵长类动物进入太空的先河。经过为期15天的太空飞行,这两只猴子安全返回地球。令人遗憾的是,安全返回之后埃布尔的身体被一个电极扎破,在移除手术之后几天就死亡了。之后,埃布尔的尸体被保存于当时升入太空的摇篮舱中,现存放于美国华盛顿的国家空军和太空博物馆。而贝克随后成为人们所熟知的太空明星,它在亚拉巴马州亨茨维尔市的美国太空和火箭中心度过了余生,1984年因肾衰竭而死亡,终年27岁。
第一只到达外太空的类人动物是名叫哈姆的黑猩猩。1961年1月31日,哈姆以MR-2任务组成员身份,作为水星号宇宙飞船(Mercury Spacecraft)的唯一乘客进入了太空。哈姆异常勇敢,忍受了长达16分39秒的失重环境,最终太空舱坠入大西洋,科学家们立即对哈姆实施了营救。幸运的是哈姆只是鼻子上受了轻微擦伤,为了表彰哈姆的勇敢,科学家奖励了它一个苹果和半个橘子。哈姆随后被送到华盛顿国家动物园生活了17年,接着被转移到北卡罗来纳州的动物园,在管理员的悉心照料下哈姆共存活了26年,但比同类正常的寿命少了十几年。
第一只进入地球轨道的类人动物是黑猩猩伊诺斯,它是在火箭发射的前3天被选中的。1961年10月,伊诺斯不辱使命,搭乘火箭环绕地球轨道,在太空中飞行了1小时28.5分钟,成功返回地面。据说,伊诺斯回到地面时兴高采烈地跳出回收舱,向救护人员挥舞着手臂。伊诺斯环绕地球轨道飞行的成功,为随后美国宇航员约翰·格伦(John Glenn)进行的人类首次太空轨道飞行铺平了道路。不幸的是,两个月后,伊诺斯因感染痢疾而死亡。
第一只被送入太空的猫科动物,是一只名叫费莉切特(Félicette)的小母猫。1963年初,法国中央研究中心的研究人员利用离心机和压缩室等设备对15只小猫开展了飞行训练,最终一只名叫费列克斯的小公猫脱颖而出。但是,计划赶不上变化,在即将飞天的前一天,费列克斯可能预感到了危险连夜逃走了,于是性格安静且体形匀称的小母猫费莉切特被临时抓来当差,代替费列克斯飞天。1963年10月18日,法国空间研究中心利用弗农电子(Véronique AGI 47)运载火箭将费莉切特发射到亚轨道高度,费莉切特搭乘科研专用火箭飞行约15分钟后成功返回地面,期间经历了5分钟的失重状态。在整个飞行过程中,植入猫脑的电极将其大脑活动的数据遥测传回地面站。此次飞行后,费莉切特成了法国的小英雄,占领了当时全法国报纸和广播的头版头条。后来,很多小说、电影的主人公,都以它为原型,它的头像还被印在科摩罗政府1992年发行的邮票上。在返回地面的三个月后,由于需要研究费莉切特的身体变化,它被解剖了。
第一种实现真正意义上太空育种的实验动物是青鳉鱼。由于产卵可控,1994年青鳉鱼作为脊椎动物的代表搭乘奋进号航天飞机(STS Endeavour OV-105)进入太空,完成了从受精到个体的整个发育过程。结果表明,在太空出生的青鳉鱼长大后的体形与在地球上出生的同类类似。2012年,日本又将一批小青鳉鱼送入太空,为的是帮助科学家揭开人类骨质疏松产生的原因。研究发现,虽然太空中鱼骨骼和牙齿中的矿物密度有所减少,但鱼也表现出正常的身体生长。青鳉鱼最初游动正常,但是后期它们就常常保持静止,这表明微重力对骨密度的影响可能涉及机械力的变化,从而减少了身体活动,因此导致破骨细胞的活化。研究人员相信,这些用青鳉鱼进行的基础研究可能最终令航天员、骨质疏松症患者和地球上行动不便的人受益。
1973年,美国将一对蜘蛛送上近地轨道,这两只蜘蛛很长时间后才适应了失重状态并成功织出了网,只是太空蜘蛛网厚薄不一,不如在地球上的蜘蛛网厚度均匀。不幸的是,这两只蜘蛛死于严重脱水,均未能活着回到地球。蜘蛛并非唯一登上太空的无脊椎动物。2006年,科学家将4000只线虫放上了国际空间站,观察微重力如何影响它们柔软的身体。事实证明,这些软体动物对微重力环境适应很好,线虫卵在太空中顺利长大变成成年线虫,而这些线虫又在太空繁衍了后代。在整个实验过程中,这批线虫繁衍了12代。
数十年来,从犬到猫,从猴子到乌龟,甚至蜘蛛、青蛙、蠕虫都纷纷进入太空。人们发现,鱼类和蝌蚪因为无法在微重力环境下实现自我导航,会在太空中一圈一圈地转着游泳。根据NASA提供的数据,猩猩幼儿在太空的日子也很不好过,因为它们无法像在地球上那样挤做一团取暖,而且它们也很难找准猩猩妈妈的乳头吸奶。
实验动物在太空飞行过程中,重力消失并不是唯一发生变化的环境因素。身在太空中,它们必须经受更大剂量的太阳辐射和宇宙辐射的考验。即使暴露在真空以及强辐射环境下,青苔和细菌仍能够继续生存下去,但迄今为止,只有一种动物能够创造这种生命奇迹,它就是在显微镜下才能看到的无脊椎动物水熊,也被称为缓步类动物。在2007年欧洲进行的一次火箭实验中,一些缓步类动物被暴露在太阳强紫外线辐射和太空真空环境下,另有一些成员仅暴露在真空环境下。实验结果表明,在有辐射真空环境下,只有少数缓步类动物能够继续生存,而在无辐射真空环境下,幸存者却比比皆是。
与人类相比,动物太空先驱们的生命力看起来也更强一些。2003年2月1日,哥伦比亚号航天飞机发生事故,机上7名宇航员全部罹难,然而这架航天飞机所携带的蚕、大木林蛛、木蜂、蚂蚁和线虫动物仍然还活着。
宇宙无边,探索无尽,茫茫太空中有着太多的奥秘等着人类去发现。未来还会有更多的动物担负使命进入太空,继续充当人类的“太空先锋”。