2033年，美國宇航局和中國計劃向火星發(fā)送首次載人任務。這些任務將每兩年發(fā)射一次，當時地球和火星處于其軌道上最近的點(火星沖日)。這些任務需要六到九個月才能使用常規(guī)技術到達紅色星球。這意味著宇航員可以在微重力下花費長達一年半的時間，然后在火星重力(大約占地球重力的40%)下進行數(shù)月的表面操作。這可能會對宇航員的健康產(chǎn)生嚴重后果，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，因為他們的飛行器(獵戶座宇宙飛船)的體積要小得多。為了應對這一挑戰(zhàn)，貝克曼先進科學與技術研究所的Marni Boppart教授和她的同事正在開發(fā)一種使用再生細胞的過程。這項工作可以幫助確保宇航員健康、熱情地抵達火星，并準備好進行探索。

Boppart是貝克曼研究所和諾伊大學厄巴納-香檳分校(UIUC)應用健康科學學院(CAHS)的運動機能學和社區(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，她希望這將導致在活動和鍛煉受限的情況下恢復力量的策略。

考慮到在微重力下花費的時間可能對人體產(chǎn)生的影響，這種情況帶來了問題。這些生理效應得到了很好的記錄，這要歸功于國際空間站正在進行的研究，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20%的肌肉質量，每個月可以失去1-2%的骨礦物質密度。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行的最激烈的[鍛煉]協(xié)議也不足以克服微重力的負面影響。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胞的再生能力，以響應空間健康轉化研究所(TRISH)的太空健康生物醫(yī)學研究進展(BRASH)的征集，該研究所由NASA人類研究計劃資助。該研究所要求研究人員研究通過增強人體自身的維護和細胞修復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的一部分，包括美國宇航局的阿爾忒彌斯計劃和未來的火星載人任務。

阿爾忒彌斯的任務架構是獵戶座宇宙飛船，它將把四名宇航員運送到月球。該計劃將自17年阿波羅1972號任務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是建立一個“持續(xù)的月球探索和發(fā)展”計劃，其中包括建立基礎設施 - 如阿爾忒彌斯大本營和月球門戶 - 以促進未來十年的火星任務。

獵戶座飛船的體積有限，因為它被設計為三個功能，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備留下的空間。相反，Boppart和她的團隊專注于運動期間和運動后在人體內發(fā)生的細胞活動。

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