奇妙的太空生活

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  太空是个虚无缥缈的地方,宇航员进入太空后为什么不会跌入万丈深渊呢?原来,在太空中没有重力,没有上下之分,不存在“往下落”的概念。只要不受外力,宇航员就会永远停留在轨道上原来的地方。假如飞行器把宇航员留在太空的某个地方,那么,只要飞行器的轨道不改变,当它再飞回来时,宇航员就一定还待在那里,他(她)就能重新回到飞行器舱内。在这里,关键的问题是不受外力。如果航天飞机或空间站在飞行高度上出现一个外力或偶然的运动,宇航员就有可能被旋进浩渺的虚空中,葬身茫茫宇宙!
  太空行走为人类做了很多事。例如,美国于1980年2月发射的“太阳峰年卫星”在太空工作10个月后突然停止工作,航天飞机受命升空。宇航员通过太空行走一举将它修复,还天文学家一颗完好如初的“太阳峰年卫星”。
  宇航员在太空行走中欣赏到了美不胜收的太空景色。美国宇航员杰姆·瑞利在回忆他在遥远的太空环境下施工时所见到的景色时说:“我最喜欢回忆的一件事,就是用一只手吊在空间站上摆动自己。有一次,我吊在空间站底部工作。当太阳下沉的时候,星星突然开始出现在天空,大小不同,颜色各异,没有闪烁。当我们在夜晚工作时,还能看到雷电发出的蓝色光辉低低地在空间站底下闪烁。我们飞到了极光边缘,浅绿、墨绿、苹果绿……各式各样的绿色和白色极光像‘帘幕’一般从我们眼前飞过。简直是太美了!”
  太空行走很有趣,但也充满危险。1965年3月18日,苏联航天员阿列克赛·列昂诺夫身穿航天服跨出轨道舱,成为世界上第一个太空行走的宇航员。他在茫茫太空中“漫步”了12分零9秒。他的身体一半因受阳光照射而酷热难熬,另一半则因背离太阳而寒冷无比,他只得不停地旋转身体以调节体温。尤其令他难堪的是,由于航天服膨胀,他返回轨道舱时进不了舱门,折腾了好久也进不去,最后是他的同伴想出了一个办法——将航天服上的部分空气放掉,这样他才化险为夷地进了舱。
  
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  危险的舱外活动
  我国计划在2008年10月发射"神舟七号"载人飞船,届时我国航天员将进行首次太空行走。这是举世瞩目的大事件,标志着我国载人航天事业又竖起一座新的里程碑。
  
  进入2008年后,有关国家都在加紧研究在舱外活动中如何避险的问题。一些科学家正致力于研发遥控机器人来代替人类宇航员执行舱外建造工作。
  为了保证舱外活动的安全,美国宇航员在进行舱外活动之前,通常会先在气闸室睡上一晚,并且将气压从空间站的正常气压——101千帕降低至70千帕。在较低气压中待一夜,有助于将体内的氮排出,这样就能防止减压症(也叫潜水员病)。
  
  ②航天服:生命“护身符”
  
  趣味测试:一个宇航员需要带多少种衣服到太空去?(答案请见本部分最后)
  A 两种:白天穿的工作便服和夜间穿的正规服装。
  B 三种:发射服、工作服和航天服。
  C 四种:春装、夏装、秋装和冬装。
  D 要看任务期有多长。
  
  在国际空间站上,宇航员穿的衬衫和长、短裤在发射前几个月选定,由俄罗斯和美国提供,并由“前进号”补给渡船或航天飞机在宇航员出发前送上空间站。由于价格昂贵、必须由地面送到空间、空间站上没有洗衣机等原因,国际空间站上的宇航员在工作时平均每3天换两条短裤、一件衬衫,在不工作时每10天换一次衬衫和短裤,内衣和袜子隔天换一次。如果觉得冷,就穿“小飞鼠牌”袜子。他们还有两件厚运动衫和两双运动时穿的袜子,袜子分别用于在跑步机上跑步锻炼和骑车训练。热的时候,宇航员脱下衣服放在袋子里。宇航员的衣服很少有带回家的,大多数衣服都在宇航员最后离开空间站时放在“前进号”补给渡船上,在渡船进入地球大气层时随同渡船和垃圾一起烧掉。
  在航天飞机上,宇航员的服装也是在起飞前几个月最终确定的。与空间站不同的是,在飞行的日子里,航天飞机的宇航员每天可以换一次衣服。根据在航天飞机上所做的事情和航天飞机内的温度,宇航员可以选择穿长裤或者短裤。他们也可以选择穿波罗衫、橄榄球衫、运动衫或套衫。在做实验时,通常穿短袖衫或T恤衫。航天飞机上没有重力,放在航天飞机上的物品会像气球一样飘飘荡荡到处乱飞,甚至不知去向,所以在宇航员的长裤上有许多口袋,用来装各种用品,如笔、笔记本、磁带、餐具等。为安全起见,口袋上还有维尼龙搭扣。
  由于航天飞机上没有淋浴器和干燥箱,如果每天换衣服,那么每个宇航员就要有几件备用的衬衫、长裤和短裤。脏衣服被放进航天飞机的气塞里的袋子中,随航天飞机回到地球。
  
  趣味测试答案:
  A 错误。宇航员通常有不止一套工作服。第一天,他们可能穿短衣短裤;第二天,他们可能换穿长衣长裤,以便接受地面记者的采访。
  B 错误。这些只是宇航员在特定任务中才被要求穿戴的基本服装。尽管所有宇航员都必须穿发射服和工作服,却并非每个宇航员都要穿航天服。假如一次任务中根本没有进行太空行走的计划,那么航天服就免了。
  
  ③太空食品:生命“加油站”
  
  趣味测试:为什么宇航员在太空不吃面包,而是吃薄而圆的玉蜀黍饼?(答案请见本部分最后)
  A 玉蜀黍饼味道更好
  B 玉蜀黍饼能做成太空飞盘
  C 面包占空间太大
  D 玉蜀黍饼不容易碎
  
  人要生存不可没有食物,地球上是这样,太空中也是这样。在世界上第一位宇航员尤里·加加林飞天的时候,太空食品就提到了议事日程。那么,太空食品是些什么样的食品呢?
  
  趣味测试答案:
  A 错误。宇航员会选择各种食物,包括海鲜、干烧鸡面、荞麦粥和汉堡包等。这些食物的风味来自全球各地。选择这些食物的理由主要是营养,而不是口味。
  B 错误。尽管有些宇航员确实喜欢把食物当作玩具来耍,但在太空中却不允许食物飞行。不过,你可以试着扔出一只玉蜀黍饼,看他人能否用嘴接住它。
  C 错误。玉蜀黍饼比面包扁,占据空间的确较小,但这并不是宇航员更喜欢玉蜀黍饼的真正原因。
  D 正确。玉蜀黍饼产生的碎屑比面包少得多。面包屑很糟糕,因为它们有可能飘浮起来,堵住过滤器或进入宇航员的眼睛。
  
  ④水和氧气:自给自足
  
  除了衣食住行,人的生活还有两个隐形条件必不可少:氧气和水。大多数人没有氧气只能生存两分钟,并且在氧气稀薄的环境中会出现疲劳和眩晕。在地球上,有江河湖海供应水,有空气提供氧。那么,在航天飞机和空间站上,宇航员是怎样解决氧和水的问题的呢?
  航天飞机的飞行时间短,氧和水可由地面带上去;国际空间站在太空中长期飞行,氧和水的供应是靠科学技术解决的。
  美国宇航局马歇尔空间飞行中心研制了一套氧、水供应装置,名为“空间站环境控制和生命支撑系统”,一揽子地解决了这个问题。该装置采用“水循环”方法“制造”水,即把空间站及其周围的污水——洗手的水、燃料箱中的水、尿液、宇航员口中呼出的气体、浓密空气里的湿气,甚至包括动物呼吸和尿液中的水,都统统收集起来并进行加工处理,使之变成洁净的水,供宇航员使用。该装置每年能为国际空间站“再生”1.7吨水,足够供应4名宇航员生活所需。
  从污物中提取生活用水——听起来很恶心,但从空间站净化机流出的水却是洁净的,比地球上最洁净的水还洁净。
  在地球上,在自然过程中,土壤中颗粒状的泥土是物理过滤器。以动物尿液为例,它们落到土壤里,经泥土过滤后被细菌分解成植物可以吸收的成分。依附在带电尿液上的一粒小小的泥土净化了水,为植物提供了营养。此外,动物尿液中的水还可能蒸发到大气中,变成雨再落回地面,成为新鲜的水。这叫自然蒸馏过程。
  在太空,使用“空间站环境控制和生命支撑系统”净化水,这是人工蒸馏过程,分三步进行:首先,用过滤器除去粒子和碎片;然后,水通过多层过滤“床”,将有机和无机杂质去掉;最后,利用“接触氧化反应”除去挥发性成分,杀死细菌和病毒菌素。这实际上也部分地模仿了自然蒸馏。因此,动物尿液里的水经水循环系统处理后,与大自然净化的水是一样的。
  
  马歇尔空间飞行中心目前正在研制第二代“空间站环境控制和生命支撑系统”。通过不断改进,水循环系统的效率有可能达到95%以上,届时国际空间站上的生活用水也许就能自给自足了。
  国际空间站上的氧气主要来源于电解水。水分子里含有两个氢原子和一个氧原子,把正负电极插到水里,通电以后,水分子里的氢原子和氧原子被离解,生成氢气和氧气。氢气排放到太空中,氧气则收集起来,压缩到储气罐里供宇航员使用。这种生成氧气的方法与地球上不同。地球上的氧气是靠植物的光合作用产生的。光合作用也是使水分子分离。在光合作用中,植物、海藻、薻青菌和浮游植物都能分离水分子,生成氢和氧,氧释放到空气中。如果我们能够在国际空间站上采用光合作用法制造氧气,其意义将是十分重大的,因为植物的副产品还可以用来制造食物。目前光合作用法仅限于小范围试验。
  
  趣味测试一:
  宇航员在太空有没有周末或其他假日?
  A 有,到节假日时他们会返回地球上的家中。
  B 有,但他们必须24小时随时待命。
  C 没有,因为空间站永久性地环绕地球运行。
  D 有时候有,但他们不可能准时返回地面度假。
  趣味测试二:
  宇航员在太空中也有娱乐活动吗?
  A 可以在航天飞机的负荷区打篮球。
  B 可以做翻跟斗之类的练习。
  C 可以在座舱里玩视频游戏。
  D 可以在空间站上跑步。
  (答案请见本部分最后)
  
  ⑤太空休闲:自娱自乐
  
  宇航员在太空不只是穿衣、吃饭,还要工作和娱乐。如果你在航天飞机上生活一两周,看看窗外,玩味食品,和同事们开开玩笑,一定会感到很有趣。但是,在长期飞行的国际空间站上,宇航员要在空间连续生活和工作几个月,进行科学研究和保障飞船处在良好的状态,24小时随叫随到,经常处于紧张状态。因此,他们也需要进行适当的休整。可是,航天飞机也好,空间站也罢,都只有手掌那么大一块空间,在如此狭小的空间里,许多常规体育活动都不可能开展。那么,有什么办法可以让宇航员疲惫的身心放松一下呢?
  
  和地面上一样,在太空工作和生活的宇航员也要做清洁卫生,也要洗头、刷牙、刮脸和洗澡。不过,由于身处太空中的微重力环境,宇航员需要使用不同的方法来做这些事情。
  洗头宇航员洗头用的是免清洗香波(洗发水),其原型是为无法自行洗头洗澡的住院病人开发的洗头液。
  梳头在太空是可以梳头的。宇航员的个人卫生用具一般都装在一个卫生箱里,卫生箱固定在舱壁上。有时,宇航员会将自己的一条毛巾塞在短裤的裤兜里。
  刷牙在太空刷牙跟在地面上差不多,你甚至可以把自己喜欢的几种牌子的牙膏都带到太空,轮换着用。
  刮胡子在太空也可以刮胡子,但得使用不会产生很多泡沫的刮胡膏或电动刮胡刀。
  上厕所及洗澡航天飞机上有一个卫生间,男女宇航员共用。太空卫生间的设计尽可能和地面上一致,但太空卫生间使用流动的空气而非水来“冲刷”及传输废物。其中,固态废物被压碎后存储在航天飞机上,待返程着陆后移除。以往废水被排入太空,现在依靠先进的系统已能够加以回收利用。在航天飞机上不能洗澡,但宇航员可以用海绵擦洗身体。
  经过改进,太空卫生间的功能目前已大有改善,卫生条件更好,存储能力更强,可靠性更高,维护费用更低。具体而言,以前的太空卫生间只能存储14天的废物,现在可以不受天数的限制。新型卫生间是一个圆筒型系统。干净的塑料袋被放在便盆上,当宇航员使用卫生间后,袋子被密封,并且由连接在杠杆上的活塞(马桶搋子)强制送到圆筒底部。接着,一只新袋子被放入便盆,供下一次使用。一个圆筒装满后,就换一个新的。旧系统无法将废物分离,而新系统可以。新系统还能除臭,这是一大改进。
  宇航员究竟怎样上厕所呢?以“哥伦比亚号”航天飞机为例。卫生间里有便盆和小便漏斗。为了坐上便盆,宇航员必须用束脚带束缚好自己的腿脚,用大腿杆固定自己的臀部。这种卫生间的原理很像真空吸尘器,通过风扇将空气和废物吸进便桶。每个宇航员都有自己专用的小便漏斗,连在总管道的适配器上。通过漏斗和总管道,风扇最终将空气和尿液吸入废物箱中。
  
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  宇航员训练
  为了顺利完成一次太空任务,需要对宇航员进行多项训练。训练方法就是模拟。例如,一次太空任务的所有阶段——包括发射、与空间站对接、释放人造卫星、太空行走、着陆甚至紧急跳伞等都必须进行充分的演练,其目的是确保每个宇航员具备应对执行任务中可能遇到的各种问题的能力。
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