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太空中的衣食住行

10月6日,“田文壹號”在宇宙中飛行了2.56億公裏,完成了第三次軌道中途修正。到達火星需要半年多的時間。火星會是人類的下壹個家園嗎?人們經常問這個問題。

自蘇聯宇航員尤裏·阿列克謝耶維奇·加加林於1年在東方1完成首次載人航天任務以來,已經過去了近60年。從“上太空”“住太空”到“住太空”,航天員的太空生活質量有了質的飛躍。

厚厚的外殼和圓形面罩可能是大多數人心目中宇航服的經典形象。然而,重達幾十公斤的宇航服當然不可能是生活在太空中的人類的日常穿著。

事實上,在空間站工作和生活的宇航員通常穿著與地面上相同的襯衫和褲子。宇航員通常壹次準備好幾個月的衣服,由補給飛船定期送到空間站。水是太空中罕見的東西。空間站上沒有洗衣機,宇航員不能像在地面上那樣經常更換衣服-他們可能會在幾天內得到壹件新t恤或褲子。幸運的是,空間站裏幾乎沒有灰塵,宇航員也有機會在每天鍛煉後洗澡並擦掉身體表面的汗水,因此衣服不會很快弄臟。

如果想要走出飛船,宇航員仍然需要穿宇航服來保護自己。EMU(艙外機動裝置)宇航服就像壹個小型宇宙飛船。它需要保溫和壓力保持,具有防禦宇宙射線和微隕石襲擊的優異性能和強度,還具有壹整套通信系統和生命支持系統。還有壹種高級乘員逃生服(ACES),壹般用於航天器的駕駛艙,在發射和返回地球時保護宇航員,具有平衡溫度和提供大氣壓保護的功能。

目前,宇航服正朝著輕便和美觀的方向發展。太空探索技術公司、波音和其他新開發的宇航服比以前輕了約40%,美國國家航空航天局還為下壹代月球探測任務Artemis設計了兩套新宇航服。在未來,宇航服應該允許人類在太空中自由行動和探索。

吃喝當然是人生壹大樂事。如果我們生活在太空中,我們還能愉快地享用大餐嗎?

最早的太空餐是壹種令人望而生畏的“牙膏”:宇航員必須從管子裏擠出半流體食物,不經咀嚼直接吞下。蘇聯宇航員戈爾曼·蒂托夫有幸成為第壹個享用這壹太空餐的人。他的菜單包括壹管蔬菜泥湯、壹管法式脂肪肝肉醬和壹管黑加侖汁。順便說壹下,他也是第壹個在太空中嘔吐的人,但不是因為食物太糟糕,而是因為在太空環境中睡覺導致的太空疾病。當美國宇航員約翰·格倫在1962年乘坐水星號宇宙飛船起飛時,他的午餐盒裏裝滿了壹口大小的食品凍幹塊。這些小冰塊必須在太空中用水重新融化,並在食用前放入牙膏管中。沒有咀嚼的樂趣和各種選擇,第壹代宇航員的飲食條件相當艱苦。

吃貨的生產力不容小覷。很快,牙膏管就被趕出了“太空餐廳”。人們發明了各種可以在失重環境下使用的餐具,包括咖啡杯和煎鍋。如今,宇航員已經可以在太空中自由使用餐具和其他餐具,這與在地面上吃飯相當接近。

太空中有很多種食物。國際空間站的宇航員有數百種食物,他們可以選擇自己的用餐計劃-盡管這種用餐計劃每8天傳閱壹次。這並不妨礙宇航員開發新的太空菜肴:餅幹、日本壽司、花生醬冰棍,甚至是“昨天的咖啡”——奮進號航天飛機的指揮官在采訪中自豪地展示了壹批再生水,原料不言而喻。

然而,制作太空食譜仍然相當有限。大多數水果和蔬菜在宇宙中最多只能保鮮兩天,空間站中的新鮮食物極其匱乏。大多數食物只能脫水或罐裝並運送到太空。科學家們正在盡最大努力解決這壹問題,例如在空間站種植蔬菜(主要是生菜和西紅柿等方便蔬菜)和飼養螺旋藻。現在,壹些宇航員已經吃了生菜進行太空實驗。當“太空菜園”成為現實時,人類自給自足的太空住宅就可以實現了。

我們可以直接生活在行星上或外太空嗎?目前看來是不可能的。無論是現階段的空間站還是想象中的“火星殖民地”,人類都需要壹個足夠大、足夠堅固的人造建築來保護自己。國際空間站(ISS)已由多個國家運營多年,是現階段唯壹真正實現長期居住功能的太空場所。國際空間站的內部比五居室公寓寬敞得多。除了用於科學研究的實驗室外,還有兩個浴室、健身設施和壹個可以360度觀看的突出舷窗。

如果妳想減肥,太空環境絕對是最好的選擇。失重環境會擾亂人體的胃腸功能,因此大多數宇航員在太空中食欲不振、進食減少,但他們每天要花多達兩個小時在各種特殊的健身器材上——太空環境會導致人體肌肉、骨骼、心肺和其他器官發生復雜的變化。為了抵抗身體機能的衰退,宇航員必須每天鍛煉。國際空間站配備了跑步機、自行車騎行裝置和阻力鍛煉裝置。宇航員在運動時會將自己固定在機器上,以免四處漂浮——沒錯,宇航員就是壹群“用繩子生活”的人。太空中的生命有壹半時間被束縛住了。妳應該在睡覺時固定自己,在運動和洗澡時被綁起來,甚至在上廁所時被卡在廁所裏,以防止自己在失重的環境中漂流出去。

為什麽不能像科幻電影裏那樣,讓國際空間站的艙體旋轉,靠向心力偽造人造重力?如果我們想創造壹種與地面壹致的重力感,空間站的結構必須足夠長(旋轉半徑足夠大)或旋轉速度足夠快。無論采用哪種方案,對材料和能源都是嚴峻的挑戰。在寸土寸金的空間裏,建幾個體育館比花大價錢打造壹個陸地環境更費錢。

空間站裏還有壹個經常被忽視但又不可或缺的“豪華配置”:廁所。它可能更像壹個吸塵器,可以產生強大的吸力,迅速將排泄物吸進去。如果速度不夠快,在失重的環境下糞便很容易散落,這樣的畫面肯定是任何人都不願意想象的。太空廁所對氣密性和耐腐蝕性的要求遠高於地面廁所,而且還配備了汙水處理系統,可以從排泄物中提取水分再利用。今年,由美國國家航空航天局運送到空間站的“豪華廁所”的成本高達2300萬美元。宇航員將在空間站上測試這種廁所的性能,這種廁所系統可能會應用到後續的登月或火星任務中。

太空如此廣闊,生活在太空中的人有機會出去看看嗎?科幻大片中的星際躍遷和蟲洞穿越,更像是今天轉手幹坤這樣的神話。目前人類所能達到的速度遠不到光速的千分之壹。即使是軌道距離地球最近的火星,航天器也需要7個多月的時間才能通過復雜的變軌到達。

目前,太空旅行主要依靠航天飛機和載人飛船。許多國際航天器已經訪問了國際空間站,以運送工作人員和材料。至於去太空散步,這仍然是遙不可及的。盡管蘇聯宇航員早在1965年就走出了艙門,但太空行走在今天仍然不容易。走出機艙是壹項需要提前幾天準備的重大行動。即使裝備精良的宇航員在宇宙環境中仍面臨相當大的風險。除了必要的設備安裝、維護和太空行走實驗外,宇航員壹般不會走出機艙門。

2008年9月27日,中國宇航員翟誌剛完成了中國首次太空行走任務,中國成為第三個獨立掌握艙外活動技術的國家。與之前其他國家的出艙任務類似,翟誌剛也是使用臍帶行走,並通過壹根又粗又長的“電臍帶”與飛船連接。

或許在未來,隨著單人移動裝置的進壹步完善,宇航員可以在艙外更加自由地移動,而飛行器的速度也將不斷提高,幫助人類向更廣闊的宇宙進軍。

經過幾十年的太空探索,我們已經能夠部分生活在太空中。我們可以想象未來,我們應該永遠保持敬畏——在浩瀚的宇宙中,建立壹個空間站、建立壹個太空基地,甚至移民到另壹個星球可能都只是像螞蟻建洞壹樣。妳進入宇宙越深,時空就越深,有限和無限的人力就會被揭示得越充分。

從壹塊布、壹粒種子開始,從太空中可能遇到的每壹個困難開始,人類正在走向燦爛浩瀚的星空。“雲外”和“天宮”並不遙遠。

本文來自光明日報。

(編輯嚴)