加拿大宇航员克里斯·哈德菲尔德漂浮在国际空间站的“团结”号节点舱
美国宇航局承诺将在本世纪30年代将人类送上火星。毋庸置疑，这是一个雄心勃勃的目标。通常情况下，前往火星的旅程要耗费3到6个月。登陆后，火星探险家们最长要在这颗红色星球逗留2年，等到地火排成一线时才能启程回家。加上往返路程，宇航员要在微重力环境下逗留3年左右，远远超过俄罗斯宇航员瓦列里·波利亚科夫创造的438天纪录。
太空探索初期，科学家想办法克服引力，让火箭能够挣脱地球引力的束缚，将人类送上月球。现在，重力仍旧是太空探索的首要议程，但侧重于研究低重力环境如何影响宇航员的健康，尤其是大脑。毕竟，人类是在地球的重力环境下逐渐进化，而不是零重力的太空或者微重力的火星。人类的大脑如何应对微重力环境？科学家掌握的相关信息并不多。
1995年，俄罗斯宇航员瓦列里·波利亚科夫透过“和平”号空间站的窗户，注视着逐渐接近的“发现”号航天飞机
在零重力环境下，宇航员的脸会发红发胀。这种现象被称之为“查理·布朗效应”或者“大头-鸟腿综合症”。由于血液（细胞和血浆）和脑脊液构成的体液流向大脑，宇航员的脸肿胀，腿变细。此外，查理·布朗效应还会导致太空晕动病、头疼和恶心。
根据最近的研究发现，随着流入大脑的血液增加和头骨内的大脑向上漂，宇航员颅内压升高同时出现视力模糊。这种症状被称之为“视觉损伤及颅内压综合症”。宇航局认为这种综合症将成为火星任务的首要健康风险。不幸的是，治病原因仍是一个未知数。此外，科学家也不知道如何有效应对。
2010年2月17日，美国宇航员尼古拉斯·帕特里克正在进行舱外活动
南威尔士大学生理学和生物化学教授达米安·贝利（Damian Bailey）认为，之所以有大量血液进入特定大脑区域是因为血液中的一氧化氮积聚。一氧化氮是一种不可见分子，通常漂浮在血流中。这导致大脑供血动脉松弛，大幅张开。由于血流量飙升，血脑障壁（大脑的减震器）可能不堪重负。这允许水缓慢积聚，出现水肿，导致大脑肿胀，颅内压升高。由于大脑的引流能力受限，症状会进一步加剧。
你可以把它想象成一条溢出堤岸的河流。其结果是，没有足够的氧以足够快的速度进入大脑区域。这能够解释宇航员为何出现视力模糊，同时也有助于揭示宇航员受到的其它影响，包括认知敏捷性（如何思考、集中注意力、推理和移动）。
上世纪80年代，教师克里斯塔·麦考利芙、后备机组成员芭芭拉·摩根和有效负荷专家格雷格·贾维斯在KC-135“呕吐彗星”上接受训练
为了验证这个理论，科学家需要进行测试。不过，他们无需让宇航局启动一次月球之旅，而是利用绰号“呕吐彗星”的专用飞机模拟失重状态，从而摆脱地球引力的束缚。通过爬升而后在空中俯冲，“呕吐彗星”在一次飞行中可完成30个“抛物线”动作，以模拟失重环境。贝利表示虽然“呕吐彗星”模拟的失重状态只有短短30秒，但不得不承认这很容易让人上瘾，而且你的脸真的会肿起来。
共有8名志愿者参与这项为期4天的测试，每天飞一次。所有设备都被牢牢固定，用于对志愿者进行各种测量。借助便携式多普勒超声设备，贝利等人测量不同动脉中的血流。这种仪器通过血液循环中的红细胞反射高频声波来工作。此外，贝利等人还测量了前臂静脉血样的一氧化氮水平以及其它不可见分子，其中包括自由基和脑特异性蛋白（反映大脑结构损伤）。这些分子能够告诉我们血脑屏障是否被强行打开。
第45远征队指挥官斯科特·凯利
贝利的初步发现证实了此前的预计。在反复经历失重状态后，一氧化氮水平升高，这与进入大脑的血量增加相一致，尤其是通过大脑后部供血动脉。这会迫使血脑屏障打开。不过，科学家尚未发现证据证明大脑遭受结构性损伤。贝利等人计划在这些研究的基础上，利用磁共振等成像技术对大脑中的血液和其它液体变化进行更详细的评估，以验证他们的发现。
此外，他们还计划研究橡胶吸附裤和药物等应对措施的效果。吸附裤能在下半身产生负压，帮助血液离开宇航员的大脑。药物旨在抵消一氧化氮增加产生的不利影响。这些发现不仅能改善太空旅行，同时还能提供有价值的信息，揭示体育锻炼为何对大脑有益以及如何预防老年痴呆和中风。
