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宇航员的太空生活-物理学科网  

2013-06-27 17:14:23|  分类: 知识短文 |  标签: |举报 |字号 订阅

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宇航员的太空生活
    由于人在太空中的生活环境与地球表面的生活环境迥然不同,因此,在太空中的衣食住行与地面不同,会带来许多惊险和奇趣。但太空生活不仅仅是个供人谈论的奇趣问题,而是一个最基本的实践问题。
  
  住──密封座舱
  
  密封座舱
  
  密封座舱是载人航天器上最基本的也是最根本的生命设施。太空中的强辐射,就像原子弹爆炸时辐射一样,破坏人体细胞组织;高速飞行的微流星体撞击,能致人于死地;人体暴露在高度真空中,不仅仅是缺氧窒息的问题,而且可能体液沸腾、气体而迅速死亡。密封座舱的舱壁,可以防止辐射和微流星体对人的伤害,座舱中的空气可以使人不受真空的伤害。
  
  密封座舱是人在太空的生活空间。为了使人舒适,能把温度调节在18℃~25℃之间,温度控制在30℃~70℃,空气成分和压力一般与地面差不多。座舱中虽然可以用纯氧(美国早期的载人密封座舱中为纯氧)。但容易引起火灾(美国“阿波罗4A”上的三名航天员,就是因纯氧座舱起火为,在地面上演练时被烧死的)。还有补充氧和空气的设备,控制二氧化碳和其他有害气体的设备,空气流动设备,垃圾处理设备,以及吃、喝、拉、撒、睡需要的各种设备,当然还有食物和饮水供应,对长期载人飞行的密封座舱,还有水循环使用设备,文娱和体育锻炼设备。
  
  吃──太空食品
  
  在航天器的密封中进食,既有情趣,又有危险。如果工作离不开,可把食物和饮料悬在空中,用嘴一口一口咬或吸食,而双手仍然可以做事情。但食物碎渣会到处飘飞,迷眼钻鼻,还会损坏仪器设备。因此,在早期的航天活动中,将航天仪器做成糊状,装在软管中,食用时,像挤牙膏一样往嘴里挤。这种进食方法,由于见不到食物的色和形,也闻不到食物的香气,引不起航天员的食欲。现在的航天食物和进食方法,已地面上差不多了。食物稍带粘性,可以粘在盘子中不飞走,而盘子可以固定在餐桌上。将来在火星上如何进食?恐怕另有情趣,也是需要研究的问题。
  
  睡
  
  在航天器的密封中睡眠,特别方便,不管什么穿势,不管什么地方,都可以睡。但是,为了安全,应该钻进睡袋中,并将睡袋固定隹,不然,到处飘飞,最后每个人都会挤到通风口,而当航天器加速或减速时,可能会被舱壁和仪器设备碰伤。还要带上眼罩和耳罩,以免快速交替的日夜节奏和仪器设备发出的声音影响睡眼。手臂要放进睡袋中,以免被卷进机器或碰着仪器设备的开关,同时是为了不给自己造成虚惊,因为在失重环境中,头和四肢有与躯体分离的感觉。曾有航天员在梦中把自己已放在睡袋外边的手臂,当成向自己飘来的怪物,吓出一身冷汗。
  
  将来在月球上长期生活,如何睡眼?在那里睡眼能不能达到休息的目的?睡多长时间才能达到休息的目的,还是个需要研究的问题。
  
  卫生
  
  在航天器上的个人卫生上件十分麻烦的事。如早晚刷牙,牙刷一动,泡沫就会飞溅起来。所以目前航天员用洁齿清洁牙齿。必须用能吸收须渣的递须刀,以免须渣乱飞。为了不使洗脸水飘飞,一般只用湿毛巾擦脸。
  
  在失重环境中洗澡更困难,为了不使水飘飞,要在一个封闭宣传品中进行,用压力将水从上方压出来,但水在出了喷管后,就会在空中乱飘,碰到人体就会附看在人体上。为了防止附看在口鼻上的水呛人和溺人,必须带防水和供氧罩。脏水要用水泵从下边抽出去,但附着在器壁上的水珠,需要用吸尘器才能收拴干净。因此,15分钟沐浴,需要两三小时的准备和收拾的时间。加上太空水比金子还贵,一般半个月以下的短期航天飞行,只能用湿毛巾擦身。将来在月球和火星基地上长期居住,如果水仍像太空那样珍贵,如何洗澡,则是需要解决的关键生活问题。
  
  衣──舱外活动航天服
  
  人进入太空,免不了要走出密封座舱,这时的生命保障设施就是舱外活动航天服。不言而喻,舱外活动航天服应具备密封座舱的全部功能,而且还要增加太空行走和通信设备,那就是服装背部的喷气背包和通信背包。喷气背包可以向上下左右前后六个方向喷气,航天员靠气的反作用力移动位置。在太空真空中,没有空气传播声音,近在咫尺也要靠通迅背包通信。“主要生命维持系统”背在背上,包括空气系统的重要部件,它循环流通宇航员的呼出物,排出二氧化碳,补充所需的氧气。太空服内的标准环境处于纯氧的0.29个大气压中;这种降低了的气压有两个目的;首先,它要考虑在几乎真空的空间宇航员应有充分的活动自由。第二,它减少了施加到服装上的压力。然而,由于气压降低了,宇航员穿上这身衣服时必须“预呼吸”纯氧。通过预呼吸减少溶解在他们身体组织中的氮的含量,而且当他们从穿梭机到置身于这套服装的低压环境中时,能够避免弯曲现象。
  
  行
  
  在航于器的密封座舱中行走,非常省力和方便,只要用躯体的任何部位碰一下任何物体反作用力也可把人扒到任何位置上。用四肢划动空气,反作用力也会使人前进。
  
  宇航员行走
  
  但在密封座舱外的宇宙空间行走,却是十分困难和惊险的事。首先,必须穿舱外活动航天服。其次,由于舱外活动航天服内的压力比密封舱低,为了从舱内的高
  
  压到航天服的低压环境不致产生减压病,出舱前必须吸纯缾排氮。因为航天器密封座舱中使用与地面上同样的大气成分,除氧以外,主要是氮,被吸入人体的氮,不会被人体吸收,而是溶解在血液等体液中,当外界压力降低时,就会游离出来,形成气栓,堵塞血管,轻者使人头昏、胸闷、呕吐、重者使人丧生。
  
  因此,出舱活动前,必须吸纯氧,把氮气排出来。第三,走出座舱后,在空旷的太空中,没有任何东西作参照物,会分不清速度的快慢,物体的远近和大小,因而也就分不清方向。近在咫尺的小纸片,被当作远在天边的庞然大物。1984年2月,美国航天员麦坎德利斯和斯图尔特走出航天飞机座舱,进行太空行走,地面指挥人员要斯图尔特向航天飞机靠近,但他执行指令时,却是远离航天飞机而去。第四,太空行走是很累人的。法国航天员让·克雷蒂安1988年12月21日,在“和平”号舱工作6小时后,累得筋疲力尽,在别人帮助下才进入座舱。最后,太空行走也难免发生意外。1965年3月18日,苏联航天员进行了世界上第一次太空行走后,返回“上升2”号座舱时,想把照相机先放进去,可是几次放进去,都被舱内的微弱气流推了出来,他只好用脚踩住照相机的背带,才没有再逃出。但他自己在进舱时,却被鼓鼓的舱外活动航天服卡住在舱外,进不去。他冒险降低航天服的压力。第一次不成,再降低,还是不成,最后降到危险的极限0.25个大气压,才挤进过渡舱。
  
  由于月球的重力比地球小,人在月球上双脚迈步行走,身体会被弹得老高,所以登月航天员的经验是,双脚并拢,像袋鼠一样地蹦跳更舒适。如果将来能到木星上去,习惯于地球重力的人类,那里的巨大重力恐怕会使人抬不起腿来的,那将怎样行走?
  
  安全应急措施
  
  运载火箭要求绝对可靠,但实际上不可避免地会有故发生。因此,发射载人宇宙飞船的运载火箭,备有应急逃避救生系统。航天飞机也有许多应付发射故障的安全救生措施。
  
  如果飞船在运行轨道上密封座舱发生故障,而又不能排除时,舱外活动航天服可作为临时救生设备使用。还有一种救生救,可在一定时间内维持一名航天员的生命,在发生紧急情况时,航天员进入球中,等待救援。
  
  检查设备
  
  载人飞船返回时发生意外,弹射座椅可把航天员弹出飞船,然后用降落伞减速着陆。着陆后用无线电信号机,烟雾剂、海水染色剂等发生信号,指示着陆地点,以便地面人员前去救援。

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引文来源  宇航员的太空生活-物理学科网
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