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【物理科普】要去太空享受自由翱翔?先心疼你三分钟

环球物理  · 公众号  · 物理  · 2017-03-07 22:44

正文

深空探测这个话题总有一股魔幻的力量吸引着大家,也许是因为很多人都期待有朝一日也能飞上太空,甚至在“太空城堡”生活。但是大家是否知道,为了人类能够抵达这个梦想的彼岸,航天员作为“先行者”要付出多少艰辛和挑战……

四肢分离是一种什么体验?

太空失重、真空和高辐射环境对人类极不友好,航天员在太空中可是货真价实的“居不易”。就以日常最简单的睡觉来说,失重的太空中没有上下之分,狭小的空间也没法躺在床上,航天员只能钻进睡袋里睡觉。

睡觉时,航天员要把睡袋固定在舱壁上,这不仅是避免飞船或是空间站加减速可能带来的碰伤,还可以避免梦魇的出现。美国航天员曾表示,睡觉时发现自己浮在空中,会做落入深渊的噩梦。在失重环境中,人还可能产生四肢分离的幻觉。据说,曾有人将手臂放在睡袋外,睡醒时突然发现两个“怪物”正扑面而来,吓出一身冷汗后,才发现所谓的“怪物”就是自己的手臂。


睡觉前先把自己裹得像个蚕宝宝

失重环境对航天员睡眠的麻烦不止于此,我们都看到太空中火焰是球形的,没有重力就没有对流,在通风条件不好的地方睡觉,航天员睡一会儿就会缺氧,但靠近通风设备,又可能会因噪声略高而影响他们的睡眠质量。因此,航天员一般会戴着眼罩和耳塞睡觉,看来在太空中想要“一夜安眠”相当不易。

脑洞大开的科学家们还提出了一个“一劳永逸”的睡眠方式——深度休眠。这个概念在科幻小说和电影中并不新鲜,2009年的《深空失忆》、2014年的《星际穿越》和今年刚刚上映的《太空旅客》都有这样的情节。事实上,这个概念也得到了航天业界的认可。有科学家提出,利用深度睡眠模式降低载人火星之旅的物资消耗。

2016年,美国宇航局投资了50万美元,委托太空工厂公司研制火星任务的休眠舱,休眠舱内的航天员将处于深度睡眠状态,从而显著减少人员维持生命的消耗。该公司的休眠舱正在预研阶段,但它代表了一个有前途的发展方向。如果深空深度休眠舱研制成功的话,航天员的太空生活可就容易多了。

唯一客户群由“黑”转“粉”

对于工作在国际空间站上的航天员来说,健身的目的并不是为了减掉多余的脂肪,而是为了让自己的身体保持健康状态。具体地说,就是在失重状态下保持骨骼强壮,同时让肌肉告别松弛。所以在空间站的航天员有一门必修课就是——健身。

在太空一定要把身体练得棒棒哒

空间站上的健身器是利用真空压力帮助航天员健身的,大家不妨将它想象成一个超大型的高科技自行车打气筒。在这台多功能健身器的帮助下,航天员可以锻炼身体的多个部位。该健身器装有缆索、滑轮和飞轮装置,可模拟自由负重器械。

美国航天员使用的第一部健身器只是一个简单的橡皮绳装置,于1965年搭乘双子座4号飞船进入太空。拉动这根橡皮绳需要32公斤的力量,航天员对这款简陋健身器材的评价是毁誉参半。有航天员曾经给出差评的原因是,“本想在这款健身器上好好锻炼一下,结果机身变得很热,让人碰都不敢碰。”

上世纪70年代,太空实验室号空间站迎来一部踏车。航天员康拉德在飞行结束后的报告说,虽然这部踏车不能锻炼每一块肌肉,“但如果能每天锻炼2次,便可以收到非常好的效果,感觉很棒”。

目前,航天员的健身器材在朝着更科学、更有效的方向更新换代,航天员作为这些特殊产品的唯一客户群,对它们的评价也是逐渐由“黑”转“粉”。

难穿、难看却价值连城

航天员的舱外航天服虽然从未赶上过时尚潮流这趟“班车”,却是价值连城的高级成衣。然而,这件堪称世界上最贵的衣服却是穿上、脱下都不易,仅仅是将它穿上就需要花费将近1个小时。对此,美国宇航局的解释是,航天员一旦进入航天服,就不能接触自己的身体,连挠鼻子都不行。

看过直播的热心观众都能留意到,航天员平时都穿舱内航天服,出舱时才穿戴厚重的舱外航天服。航天服的重要性不言而喻,这其中也有鲜血换来的教训。

1971年4月19日,“礼炮一号”发射升空,6月6日,“联盟十一号”发射并与其对接成功。6月30日,飞船返回再入时压力阀门被震开,返回舱空气迅速泄漏。当时,3名航天员都没有穿舱内航天服,结果返回舱倒是顺利回到地面,但3名航天员却已经遇难。此事过后,苏联规定航天员往返时必须穿上舱内航天服,甚至为此不惜将联盟飞船的额定乘员从3名减为2名,直到后来改进联盟飞船加大内部空间,才恢复成3名成员的编制,但发射和返回时穿舱内航天服的规定却一直延续到今天,并成为各国载人航天的标准。


内容来源/中国航天科普网

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