在去火星的電影任務中，到達那裡很容易。馬克·沃特尼（Mark Watney）沒事，直到沙塵暴使他自生自滅。道格拉斯·奎伊德（Douglas Quaid）在《全面召回》中在紅色星球順風順水，直到他在火星海關和移民處遭到抨擊。但是在現實生活中，單單往返火星就將充滿與極端天氣或外星人無關的危險。
危險重重
一旦不在地球保護性引力和磁場的作用下，微重力和輻射就成為大問題。微重力會使頭部積聚液體，這可能會導致視力問題。在行星際空間中航行的冒險家將不斷被高能帶電粒子擊中，這些粒子正好穿過太空飛行器的金屬腹部。研究人員並不知道這種輻射有多有害，但是實驗室實驗表明，這種輻射可能會增加太空人患癌症和其他疾病的風險。
任務的持續時間有其自身的危險。
「到火星的任務可能是在一個罐子中，四到六個人一起生活三年。」休斯頓的美國宇航局人類研究計劃副首席科學家萊蒂西亞·維加說。
「當您考慮去火星時，月球就像是一次露營之旅。」美國宇航局休斯頓詹森航天中心的急診醫學醫師和航空工程師埃裡克·安東森說。撇開困在星際飛船內的人們之間可能會出現的社會和心理問題，三年的旅程會產生更多的生病或受傷的機率。而且，火星離地球的距離約為月球的600倍，即使是光速通信，也需要大約20分鐘才能從火星到達地球。在緊急情況下打電話給休斯敦也解決不了問題。
儘管存在這些危險，美國宇航局正準備在本世紀30年代派人登上火星。考慮到這一截止日期，研究人員正在開發一套醫療設備和藥物，以應對火星之旅要面臨的危險。
目前，裝箱單上的物品仍處於開發的早期階段。研究人員正在設計人造重力服、抗輻射藥物和微型醫療工具，科學家們希望它們能夠在大約十年內準備就緒，以確保首批前往火星的旅行者安全健康。
偽裝重力
當身體不必自己承受重量時，肌肉和骨骼就會減弱。在太空飛行初期，這是一個大問題。今天，國際空間站上的太空人每天要鍛鍊幾個小時，以保持自己的力量。但是，微重力的其他問題仍然沒有解決。
在太空中，地球重力通常保持在下半身的體液向頭部漂移，從而增加了顱內壓。美國宇航局太空人託馬斯·馬什伯恩（Thomas Marshburn）說：「如果您坐在椅子上，把頭放在膝蓋之間……那是什麼感覺。」他在2013年完成了為期五個月的太空站工作。
研究人員懷疑，眼後不斷升高的壓力是造成遠視力等視力問題的罪魁禍首，大約一半的太空人在太空中發展。「我在閱讀筆記本電腦上的按鍵時遇到了麻煩。」馬什伯恩回憶道。
失重還會混淆內耳中的重力感應前庭器官，後者在平衡和運動控制中發揮作用。回到地球後，馬什伯恩說：「到那天結束時，我可以很輕鬆地沿著一條直線走，但是我花了幾天的時間才可以開始繞一個拐角走」。
為了確保太空人可以直走並看到他們在火星上所做的事情，可以為飛船配備人造重力機。一種這樣的機器是下體負壓室或LBNP室。當一個人從腰部向下密封時，該設備向身體的下半部分施加真空壓力。真空會重新產生重力的向下拉動，將人的腳牢固地放在腔室的地板上，並將體液吸引到腿部。
在一項實驗中，已經植入了用於測量顱內壓的醫療設備的10名志願者他們的下半身密封在LBNP腔室內。參與者必須躺下進行實驗，以使他們的顱內壓更接近太空中的壓力。當地球上的某人從站立到躺下時，他們的顱內壓力從大約0毫米汞柱上升到大約15毫米汞柱-接近於太空人在太空中所經歷的壓力。研究人員在2019年的《生理學雜誌》（Journal of Physiology）中報告說，隨著研究人員緩慢增加設備的真空壓力，參與者的平均顱內壓從15毫米汞柱降至9.4毫米汞柱。
加利福尼亞大學聖地牙哥分校的空間生理學家艾倫·哈根斯（Alan Hargens）說：「我們現在真的不知道需要多少時間（在LBNP中）保護身體」免受空間流體變化的有害影響。但是，如果LBNP成為日常活動的重要組成部分，Hargens的團隊將建造一套原型LBNP服，可以在日常活動中穿著。這套西服由一對帶內置鞋的工作服和腰部密封件組成。真空壓力將穿著者拉到鞋底上。「這些下身負壓裝置是人工重力的一種早期形式，」哈根斯說。這樣的設備可能比諸如離心機之類的替代品更容易被送入太空。
離心機通過離心力模擬重力，這種作用使水在頭頂上擺動時將水保持在桶的底部。設計用來幫助太空人進行微重力作用的離心機看起來像是旋轉木馬，但有床而不是小馬。騎手躺在床上，頭部指向旋轉木馬的中心，旋轉後向腳施加水平離心力，該離心力與重力的向下拉力一樣大。一個房間大小的離心機比LBNP套裝要難得多。但是一些研究人員認為，全身離心機的經驗可能可以解決LBNP不能解決的微重力問題，例如內耳問題。
為了研究離心機對感覺運動控制的影響，佛羅裡達大學蓋恩斯維爾分校的運動控制研究人員Rachael Seidler及其同事將24名志願者臥床60天，以模擬微重力下的生命。每天有16名參與者在離心機中旋轉總共30分鐘，而其他8名參與者則沒有離心。臥床休息前後，測試參與者的平衡狀況，並進行障礙訓練。塞德勒說：「我們只是初步了解了這些數據，但「看起來人工重力確實對電機控制有所幫助」。
微重力的生活對於火星船員來說可能是個問題，但至少對太空人來說是一個熟悉的挑戰。另一方面，長期暴露於深空輻射是前所未有的危險。
太陽系充滿了被稱為銀河系宇宙射線的帶電粒子，它們以接近光速的速度傳播。這些顆粒像金屬紙一樣撕破金屬，可以殺死細胞或在其中的DNA中產生突變。像地球上的人一樣，空間站上的太空人在很大程度上受到地球磁場的保護，免受這些微小的破壞球的傷害。但是，火星上空的機組人員將完全暴露。在前往「紅色星球」的途中，預計太空人每天將接受近兩毫放射線的輻射-大約等於每六天進行一次全身CT掃描。
唯一一個完全沉入深空輻射的人是登月的人，但暴露時間不足兩周。休斯敦貝勒醫學院的太空醫學研究員伊曼紐爾·厄基耶塔（Emmanuel Urquieta）說：「在執行火星任務時，「我們真的不確切地知道人類受到這些類型的暴露後會發生什麼」。但是從實驗室動物和細胞實驗來看，這種輻射不會給太空人任何超能力。
根據《自然評論心臟病學》（Nature Reviews Cardiology） 2018年的一份報告，在對動物和人體組織的測試中，旨在模擬太空輻射的粒子束會降解心臟和血管組織，這表明火星船員患心血管疾病的風險可能更高。同樣，研究人員在2019年5月生命科學在太空研究中發表的一篇評論文章中報導說，對齧齒動物接觸輻射的觀察表明，空間輻射會損害認知功能。
紐約州厄普頓市布魯克海文國家實驗室的研究員彼得·吉達說：「在肺，肝和腦中，還有大量關於輻射誘發癌症的能力的數據」，他研究了輻射的生物學效應。
在實驗室動物或細胞培養物中看到的可怕的輻射效應應與一粒鹽一起服用。老鼠不是人，盤子裡的腦細胞不能造腦。而且，動物和細胞通常在單個療程或數周或數月的一系列輻射暴露中獲得整個火星任務級輻射劑量，這與獲得恆定的低水平輻射不同。但是這些實驗的警告信號令人擔憂，研究人員正在測試各種抗輻射藥物。
Guida說：「對策開發的最大和最有希望的領域是抗氧化劑。」 高能帶電粒子會通過將體內的水分子分裂成有毒的化合物（稱為活性氧）而造成損害。用抗氧化劑灌注身體可以幫助中和一些活性氧，並抑制其作用。選項包括維生素A和E，以及硒代蛋氨酸，硒代蛋氨酸是某些膳食補充劑中的一種成分。他說：「所有這些都顯示出不同程度的減少輻射的負面影響的能力。」
蒂比斯甚至利用漿果的天然抗氧化能力也可能有所幫助。在一個實驗中，餵食了用藍莓乾粉冷凍乾燥的食物的老鼠暴露於高能帶電粒子後，在記憶力測試中表現四個星期似乎比餵食普通食物的老鼠稍好一些。在測試中，給老鼠顯示了兩個物體：一個在輻射暴露之前見過，另一個沒有。藍莓餵養的老鼠花費了將近70％的時間來探索新物體，這是識別舊物體的動物所期望的。研究人員在2017年《生命科學研究》雜誌上報導說，但其他老鼠花了大約一半的時間探索每個物體，這表明他們忘記了之前見過的物體。
阿肯色大學醫學院的放射生物學家Marjan Boerma說，單靠抗氧化劑可能還不夠。Boerma及其同事正在測試阿司匹林和其他抗炎藥（包括一種稱為γ-生育三烯酚的維生素E）是否可以幫助減少高能粒子對細胞的損害。可能需要混合藥品，或者可能需要精心混合的冰沙。她說，科學家們還遠遠沒有敲定這種抗輻射療法的確切成分。
治癒自己
改變人工重力並吞下抗氧化劑可能成為太空人日常工作的一部分。但是，火星的訪客還必須在沒有任務控制的情況下處理任何意外的疾病和傷害，以便在緊急情況下與他們交談。
火星船員可能包括一名醫生。Urquieta說：「但是那個人也可能會生病，而且該醫師將不會獲得10個不同專業的董事會認證。」 理想情況下，火星飛船將配備人工智慧，該人工智慧可以考慮太空人的症狀，推薦醫學檢查，進行診斷並分配治療方法。但可靠的「博士 AI」離現實還遙不可及。
目前，最複雜的症狀檢查器是VisualDx之類的工具，這是醫院和診所的醫護人員使用的診斷軟體。用戶回答有關患者的問題，例如症狀和人口統計特徵，以明確可能的診斷。對於皮膚狀況，VisualDx還可以分析患者皮膚的照片。現在正在擴展它，以幫助用戶評估超聲掃描。
VisualDx的皮膚科醫生兼執行長Art Papier及其同事設計了該系統的一個版本，該版本可在深層空間中使用，該版本可在沒有網際網路的筆記本電腦上工作。該軟體不必考慮所有可能的診斷，例如熱帶地區的傳染病。取而代之的是，重點放在太空人極有可能發展的醫療狀況上，例如皮疹或腎結石。
為了幫助步行的太空人完成急救和醫學檢查，休斯敦KBR公司的太空生理學家和太空醫學科學家道格拉斯·埃伯特（Douglas Ebert）及其同事正在開發一種稱為自動醫療官員支持（AMOS）系統的工具。該軟體的早期版本使用圖片和視頻來教新手如何進行眼科檢查，例如或插入呼吸管。
研究人員與大約30位非醫師一起測試了AMOS原型，他們學習了如何執行幾種醫療程序。這些人在三到九個月後回來，再次進行程序，必要時使用該軟體進行指導，以模仿太空人在緊急情況下如何使用AMOS進行飛行前訓練和即時支持。
大約80％的參與者正確地進行了眼科檢查和超聲檢查，大約70％的參與者正確地插入了IV。當涉及到更艱巨的任務時（插入呼吸管），只有大約一半將其拔掉，埃伯特和他的同事在一月份在德克薩斯州加爾維斯頓舉行的美國宇航局人類研究計劃研究人員研討會上報告。4月，在沒有地面控制的幫助下，空間站上的太空人成功使用該軟體執行了腎臟和膀胱超聲掃描。
在進行醫學檢查時，太空人將不會擁有星際飛船Enterprise的病床。他們將需要適合太空飛行器的微型醫療設備。
對於醫學成像，太空醫學研究人員將目光投向了一種新型的超聲波設備，稱為Butterfly iQ，該設備用一個電動剃刀大小的單個探頭替代了通常需要對不同身體部位成像的各種換能器。標準超聲機械的重量是Butterfly iQ的15倍左右，後者在行動應用程式上顯示圖像。
1Drop Diagnostics公司正在開發信用卡大小的晶片，以檢測手指刺血樣品中不同疾病的化學標記，該公司正在為太空人進行可攜式血液測試。
太空人用來相互修補的醫療套件必須輕巧緊湊。為了確定宇宙飛船急救箱中的物品，研究人員使用了NASA的「綜合醫學模型」，該模型可以預測執行特定任務的太空人最有可能遇到哪些健康問題。
研究人員插入了任務的詳細信息，例如機組人員的去向以及太空人的性別和既存條件。然後，該模型運行數千次任務模擬，以評估該特定機組人員從便秘到心臟病發作的風險，以便計劃人員可以優先考慮醫療用品的供應。
Ebert和同事已經使用此系統為NASA計劃在2022年進行的乘員登月飛行任務建立了初步的急救裝箱單。對於這三周的旅程，急救箱非常簡單：用於治療背痛，運動的藥物疾病之類的。
埃伯特說，為火星打包將是一個全新的球類遊戲。但是研究人員至少還有十年的時間來縮小其設備的尺寸，並弄清楚什麼醫療用品組合將使火星太空人有最好的機會生存史詩般的航程。