2033年，美國(guó)宇航局和中國(guó)計(jì)劃向火星發(fā)送首次載人任務(wù)。這些任務(wù)將每?jī)赡臧l(fā)射一次，當(dāng)時(shí)地球和火星處于其軌道上最近的點(diǎn)(火星沖日)。這些任務(wù)需要六到九個(gè)月才能使用常規(guī)技術(shù)到達(dá)紅色星球。這意味著宇航員可以在微重力下花費(fèi)長(zhǎng)達(dá)一年半的時(shí)間，然后在火星重力(大約占地球重力的40%)下進(jìn)行數(shù)月的表面操作。這可能會(huì)對(duì)宇航員的健康產(chǎn)生嚴(yán)重后果，包括肌肉萎縮、骨密度下降和心理影響。

在國(guó)際空間站(ISS)上，宇航員保持嚴(yán)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(huì)有同樣的選擇，因?yàn)樗麄兊娘w行器(獵戶座宇宙飛船)的體積要小得多。為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，貝克曼先進(jìn)科學(xué)與技術(shù)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(xì)胞的過程。這項(xiàng)工作可以幫助確保宇航員健康、熱情地抵達(dá)火星，并準(zhǔn)備好進(jìn)行探索。

Boppart是貝克曼研究所和諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校(UIUC)應(yīng)用健康科學(xué)學(xué)院(CAHS)的運(yùn)動(dòng)機(jī)能學(xué)和社區(qū)健康教授。在加入U(xiǎn)IUC之前，Boppart是美國(guó)空軍的一名軍官和航空航天生理學(xué)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(dǎo)致在活動(dòng)和鍛煉受限的情況下恢復(fù)力量的策略。

考慮到在微重力下花費(fèi)的時(shí)間可能對(duì)人體產(chǎn)生的影響，這種情況帶來了問題。這些生理效應(yīng)得到了很好的記錄，這要?dú)w功于國(guó)際空間站正在進(jìn)行的研究，例如美國(guó)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(dá)20%的肌肉質(zhì)量，每個(gè)月可以失去1-2%的骨礦物質(zhì)密度。太空旅行的時(shí)間越長(zhǎng)，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(jìn)行的最激烈的[鍛煉]協(xié)議也不足以克服微重力的負(fù)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(xì)胞的再生能力，以響應(yīng)空間健康轉(zhuǎn)化研究所(TRISH)的太空健康生物醫(yī)學(xué)研究進(jìn)展(BRASH)的征集，該研究所由NASA人類研究計(jì)劃資助。該研究所要求研究人員研究通過增強(qiáng)人體自身的維護(hù)和細(xì)胞修復(fù)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(zhǎng)期探索任務(wù)的一部分，包括美國(guó)宇航局的阿爾忒彌斯計(jì)劃和未來的火星載人任務(wù)。

阿爾忒彌斯的任務(wù)架構(gòu)是獵戶座宇宙飛船，它將把四名宇航員運(yùn)送到月球。該計(jì)劃將自17年阿波羅1972號(hào)任務(wù)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(hào))。然而，阿爾忒彌斯的長(zhǎng)期目標(biāo)是建立一個(gè)“持續(xù)的月球探索和發(fā)展”計(jì)劃，其中包括建立基礎(chǔ)設(shè)施 - 如阿爾忒彌斯大本營(yíng)和月球門戶 - 以促進(jìn)未來十年的火星任務(wù)。

獵戶座飛船的體積有限，因?yàn)樗辉O(shè)計(jì)為三個(gè)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(guó)際空間站上可以使用的阻力和耐力設(shè)備留下的空間。相反，Boppart和她的團(tuán)隊(duì)專注于運(yùn)動(dòng)期間和運(yùn)動(dòng)后在人體內(nèi)發(fā)生的細(xì)胞活動(dòng)。