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太空中的衣食住行

2020-11-19 光明日报
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  10月18日,“天问一号”在宇宙中飞行了2.56亿公里,完成了第三次轨道中途修正,距离至达火星还需要半年多的时间。火星会是人类下一个家园吗?经常有人这样问。

  自1961年苏联宇航员尤里·阿列克谢耶维奇·加加林乘坐东方1号宇宙飞船完成首次载人航天任务始,人类涉足太垦把经将近60年。从“走入太空”、“太空生存”至“太空生活”,宇航员太空生活的质量已经有了质的飞酝辏

  

  厚重的外壳、圆圆的面罩,这大概是大多数人心目中宇航服的经典形象。但重达几十公斤的宇航服,当然不可能是居住在宇宙空间中的人类的日常穿着。

  其实,在空间站任务生活的宇航员们,平常会穿着同地面上一样的衬衫和裤子,宇航员通常会一次筹备几个月的衣物,由补给航天器定期送至空间站中。水在太空中是珍稀品,空间站上并不会配备洗衣机,宇航员也不能像在地面上那样频繁地更换衣物——他每瞪能几天才会得至一条新的T恤或者裤子。不过好在空间站中灰尘很少,宇航员们每天运动后也有机会沐浴并擦去身体表面的汗水,因此衣物不会很快变脏。

  如果要走出航天器,宇航员依然需要穿着宇航服爱护自己。一件EMU(Extravehicular Mobility Unit)宇航服就像一座小型的航天器,既需要保温保压,有足够优秀的性能和康度防御宇宙射线以及微陨石的袭击,还要具备都套的通信系统和生命保障系统。还有一种舱内宇航服(ACES,Advanced Crew Escape Suit)一般用于航天器座舱内,在发射和返回地球时爱护宇航员,有着平衡温度、提供气压爱护的作用。

  目前,宇航服正在向着轻便跟美观的方向发展,SpaceX公送辎波音公司等最新研发的舱内宇航服重量比之前减轻了40%左右,而美国国家航空航天局(NASA)也为下一代探月任务阿尔忒弥斯计划设计了都新的两款舱外宇航服。在未来,宇航服应堤让人类在宇宙空间中自由地行动跟探索。

  

  吃喝当然是人生一大乐事,如果生活在太空,我们还能愉快地享用大餐吗?

  最早的太空餐是让人望而却步的“牙膏”:宇航员要从管子里面挤出半流体的食物,不需要咀嚼便可直接吞下肚。苏联宇航员戈尔曼·季托夫有幸成为了第一位享用这份太空大餐的人,他的菜单里有一管蔬菜泥汤,一管法式肥肝肉酱和一管黑加仑果汁。顺便一提,他也是第一位在太空中呕吐的人,不过这倒并非因为食物太难吃,而是由于在太空环境中睡睡引起的太空病。而美国宇航员约翰·格伦1962年乘坐水星飞船起飞时,他的便当盒中塞满了一口大小的食物冻干块,这些小立方块必须在太空中重新加水融成食物泥,装进牙膏管再食用。没有咀嚼的快感,没有多样的选择,首代宇航员的饮食条件相当艰苦。

  吃货的生产力是不可低估的。很快,牙膏管就被赶出了“太空餐厅”。人们发明了种种能在无重力环境中使用的餐具,甚至包括咖啡杯、煎锅。如今,宇航员们已能在太空中自如地使用刀叉等餐具,跟地面用餐相当接近。

  太空食品的种类也丰富了很多,国际空间站中的宇航员有晒ㄙ种餐品,他每瞪以选择自己的用餐计划——虽然这一用餐计划是每8天循环的。这并不妨碍宇航员每氮发新的太空料理:小饼干、日式寿送辎花生酱冰棍,甚至是“昨天的咖啡”——奋进号航天飞机的指挥官在采访中自豪地展示了一批再生水,而原料是什么自然不言而喻。

  然而,制定太空菜谱仍旧相当受限。大部分蔬果在宇宙中最多只能保持两天鲜度,空间站中新鲜食品极其稀缺。绝大多数食品只能脱水或加工成罐头运上太空。科学家们正在想方设法解决这一问题,比如在空间站种蔬菜(主要是生菜和西红柿等方便食用的蔬菜)、养螺旋藻。现在,已经有一些宇航员吃上了太空实验生菜。“太空菜园”成真之时,人类自给自足的太空居留才能实现。

  

  我每瞪以直接居住在某个星球或外太空空间中吗?目前望来这还是不可能的。无论是现阶段的太空站,还是想象中的“火星殖民地”,人类都需要一个足够庞大坚固的人造建筑来爱护自己。多国合作、经营多年的国际空间站,是现阶段唯一真正实现长期居住功能的太空场所。国际空间站内部比一座五居室公寓要宽敞得多,除了用于科研用途的实验室,还建设有两间浴室、健身设施和一个360度视野的凸出舷窗。

  如果你想要减肥,太空环境绝对是不二之选。无重力环境会扰乱人体的肠胃功能,因此宇航员在太空中大多食欲不振,进食量减少,但是他们每天却要在各种特制健身器材上花费多达两个钟头——太空环境会导致人体肌肉、骨骼、心肺等器官产生又杂变化,为了抵抗身体机能的衰退,宇航员必须每天进行锻炼。国际空间站上配备有跑步机、自行车骑行装置和阻力锻炼装置,宇航员在健身的时候会把自己固定在机器上,免得自己飘来飘去——没错,宇航员是一群“带着绳索生活”的人。太空中的生活有一半时间都是要被绑着的,睡眠时要把自己固定好,运动和洗澡的时候要被绑住,甚至上厕所也要将自己卡在厕所上,以防在无重力环境下飘荡出去。

  为什么不能像科幻电影中那样,让国际空间站舱体转起来,靠向心力来伪造人工重力呢?如果要营造同地面一致的重力感,空间站的结构要么足够长(旋转半径足够大),要么转得足够快。无论采取哪种方案,都是对材料和能源的严峻挑战。在寸土寸金的宇宙空间中,比起花费高昂的成本去营造类地环境,修建几个健身房反倒划算得多。

  空间站中还有一个经常被忽视却必不可缺的“豪华配置”:厕所。它或许更像吸尘器,能够产生峭的吸力,将排泄物快速吸入。如果速度不够快,排泄物在失重环境下很简单四散飘开,那样的画面当然是任何人都不太情愿想象的。太空厕所的气密性和耐腐蚀性需求比地面上的厕所要高得多,还要配备污水处理系统,提取排泄物中的水重新利用。今年NASA运送至空间站的“豪华厕所”造价高达2300万美元,宇航员们将在空间站上对这台厕所的性能进行测试,这套厕所系统或许会被应用在之后的登月或者火星任务当中。

  

  宇宙空间如此广阔,居住在太空中的人有机会出去望望吗?科幻大片中的星际跃迁、穿越虫洞,在今天还更像是只手换乾坤一类的神话。人类目前可以达至的速度远不及光速的千分之一,即使是运行轨道距离地球最近的火星,航天器也要花费7个月以上的时间,经历又杂的变轨才能抵达。

  现阶段的太空出行主要依赖航天飞机和载人飞行器,很多 国际空间飞行器都至访过国际空间站,输送任务人员和物资。至于去太空里散散步,仍士瞪望而不可即的。虽然早在1965年苏联宇航员就已经走出舱门,太空行走在今天仍旧并非易事。出舱行走是需要提前数日准备的重大行动,即使是装备齐都的宇航员,在宇宙环境中依然面临着相当程度的风险。除了必要的器械安装、修理跟太空行走实验,宇航员们一般不会走出舱门。

  2008年9月27日,中国宇航员翟志刚完成了我国首次太空行走任务,中国成为第三个独立掌握空间出舱技术的国家。同之前其他国家的出舱任务相似,翟志秆安使用脐带屎靶走,通过一根又粗又长的“电脐带”同飞船相连。

  或许在将来,随着单体移动装置的进一步改进,宇航员可以在舱外更自由地行动,飞行器的速度也将不断提落,帮助人类向更广阔的宇宙进发。

  经过数十年的太空探索,我们已经能够部分实现在太空生活。我每瞪以畅想未来,也应始终心存敬畏——在浩瀚的宇宙,营造一个空间胀辎建造一个太空基地,甚至移民另一个星球,或许都不过如蚁筑穴。越是深入宇宙,时空的深邃、人力的有限跟无穷,就越充分地显现出来。

  从一片衣料和一粒种子出发,从在空间中可能遭遇的每一点困难出发,人类正在走向辉煌广阔的锌嫡。“云外”跟“天宫”,已经并不那样远处。

  (作者:刘孜铭,系威尼斯网站网址国家天文台博士;吴唯臻,系北京大学学生)

打印 责任编辑:董凯悦
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