太空中的衣食住行
自苏联宇航员尤里·阿列克谢耶维奇·加加林于1年在东方1完成首次载人航天任务以来,已经过去了近60年。从“上太空”“住太空”到“住太空”,航天员的太空生活质量有了质的飞跃。
厚厚的外壳和圆形面罩可能是大多数人心目中宇航服的经典形象。然而,重达几十公斤的宇航服当然不可能是生活在太空中的人类的日常穿着。
事实上,在空间站工作和生活的宇航员通常穿着与地面上相同的衬衫和裤子。宇航员通常一次准备好几个月的衣服,由补给飞船定期送到空间站。水是太空中罕见的东西。空间站上没有洗衣机,宇航员不能像在地面上那样经常更换衣服-他们可能会在几天内得到一件新t恤或裤子。幸运的是,空间站里几乎没有灰尘,宇航员也有机会在每天锻炼后洗澡并擦掉身体表面的汗水,因此衣服不会很快弄脏。
如果想要走出飞船,宇航员仍然需要穿宇航服来保护自己。EMU(舱外机动装置)宇航服就像一个小型宇宙飞船。它需要保温和压力保持,具有防御宇宙射线和微陨石袭击的优异性能和强度,还具有一整套通信系统和生命支持系统。还有一种高级乘员逃生服(ACES),一般用于航天器的驾驶舱,在发射和返回地球时保护宇航员,具有平衡温度和提供大气压保护的功能。
目前,宇航服正朝着轻便和美观的方向发展。太空探索技术公司、波音和其他新开发的宇航服比以前轻了约40%,美国国家航空航天局还为下一代月球探测任务Artemis设计了两套新宇航服。在未来,宇航服应该允许人类在太空中自由行动和探索。
吃喝当然是人生一大乐事。如果我们生活在太空中,我们还能愉快地享用大餐吗?
最早的太空餐是一种令人望而生畏的“牙膏”:宇航员必须从管子里挤出半流体食物,不经咀嚼直接吞下。苏联宇航员戈尔曼·蒂托夫有幸成为第一个享用这一太空餐的人。他的菜单包括一管蔬菜泥汤、一管法式脂肪肝肉酱和一管黑加仑汁。顺便说一下,他也是第一个在太空中呕吐的人,但不是因为食物太糟糕,而是因为在太空环境中睡觉导致的太空疾病。当美国宇航员约翰·格伦在1962年乘坐水星号宇宙飞船起飞时,他的午餐盒里装满了一口大小的食品冻干块。这些小冰块必须在太空中用水重新融化,并在食用前放入牙膏管中。没有咀嚼的乐趣和各种选择,第一代宇航员的饮食条件相当艰苦。
吃货的生产力不容小觑。很快,牙膏管就被赶出了“太空餐厅”。人们发明了各种可以在失重环境下使用的餐具,包括咖啡杯和煎锅。如今,宇航员已经可以在太空中自由使用餐具和其他餐具,这与在地面上吃饭相当接近。
太空中有很多种食物。国际空间站的宇航员有数百种食物,他们可以选择自己的用餐计划-尽管这种用餐计划每8天传阅一次。这并不妨碍宇航员开发新的太空菜肴:饼干、日本寿司、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,原料不言而喻。
然而,制作太空食谱仍然相当有限。大多数水果和蔬菜在宇宙中最多只能保鲜两天,空间站中的新鲜食物极其匮乏。大多数食物只能脱水或罐装并运送到太空。科学家们正在尽最大努力解决这一问题,例如在空间站种植蔬菜(主要是生菜和西红柿等方便蔬菜)和饲养螺旋藻。现在,一些宇航员已经吃了生菜进行太空实验。当“太空菜园”成为现实时,人类自给自足的太空住宅就可以实现了。
我们可以直接生活在行星上或外太空吗?目前看来是不可能的。无论是现阶段的空间站还是想象中的“火星殖民地”,人类都需要一个足够大、足够坚固的人造建筑来保护自己。国际空间站(ISS)已由多个国家运营多年,是现阶段唯一真正实现长期居住功能的太空场所。国际空间站的内部比五居室公寓宽敞得多。除了用于科学研究的实验室外,还有两个浴室、健身设施和一个可以360度观看的突出舷窗。
如果你想减肥,太空环境绝对是最好的选择。失重环境会扰乱人体的胃肠功能,因此大多数宇航员在太空中食欲不振、进食减少,但他们每天要花多达两个小时在各种特殊的健身器材上——太空环境会导致人体肌肉、骨骼、心肺和其他器官发生复杂的变化。为了抵抗身体机能的衰退,宇航员必须每天锻炼。国际空间站配备了跑步机、自行车骑行装置和阻力锻炼装置。宇航员在运动时会将自己固定在机器上,以免四处漂浮——没错,宇航员就是一群“用绳子生活”的人。太空中的生命有一半时间被束缚住了。你应该在睡觉时固定自己,在运动和洗澡时被绑起来,甚至在上厕所时被卡在厕所里,以防止自己在失重的环境中漂流出去。
为什么不能像科幻电影里那样,让国际空间站的舱体旋转,靠向心力伪造人造重力?如果我们想创造一种与地面一致的重力感,空间站的结构必须足够长(旋转半径足够大)或旋转速度足够快。无论采用哪种方案,对材料和能源都是严峻的挑战。在寸土寸金的空间里,建几个体育馆比花大价钱打造一个陆地环境更费钱。
空间站里还有一个经常被忽视但又不可或缺的“豪华配置”:厕所。它可能更像一个吸尘器,可以产生强大的吸力,迅速将排泄物吸进去。如果速度不够快,在失重的环境下粪便很容易散落,这样的画面肯定是任何人都不愿意想象的。太空厕所对气密性和耐腐蚀性的要求远高于地面厕所,而且还配备了污水处理系统,可以从排泄物中提取水分再利用。今年,由美国国家航空航天局运送到空间站的“豪华厕所”的成本高达2300万美元。宇航员将在空间站上测试这种厕所的性能,这种厕所系统可能会应用到后续的登月或火星任务中。
太空如此广阔,生活在太空中的人有机会出去看看吗?科幻大片中的星际跃迁和虫洞穿越,更像是今天转手干坤这样的神话。目前人类所能达到的速度远不到光速的千分之一。即使是轨道距离地球最近的火星,航天器也需要7个多月的时间才能通过复杂的变轨到达。
目前,太空旅行主要依靠航天飞机和载人飞船。许多国际航天器已经访问了国际空间站,以运送工作人员和材料。至于去太空散步,这仍然是遥不可及的。尽管苏联宇航员早在1965年就走出了舱门,但太空行走在今天仍然不容易。走出机舱是一项需要提前几天准备的重大行动。即使装备精良的宇航员在宇宙环境中仍面临相当大的风险。除了必要的设备安装、维护和太空行走实验外,宇航员一般不会走出机舱门。
2008年9月27日,中国宇航员翟志刚完成了中国首次太空行走任务,中国成为第三个独立掌握舱外活动技术的国家。与之前其他国家的出舱任务类似,翟志刚也是使用脐带行走,并通过一根又粗又长的“电脐带”与飞船连接。
或许在未来,随着单人移动装置的进一步完善,宇航员可以在舱外更加自由地移动,而飞行器的速度也将不断提高,帮助人类向更广阔的宇宙进军。
经过几十年的太空探索,我们已经能够部分生活在太空中。我们可以想象未来,我们应该永远保持敬畏——在浩瀚的宇宙中,建立一个空间站、建立一个太空基地,甚至移民到另一个星球可能都只是像蚂蚁建洞一样。你进入宇宙越深,时空就越深,有限和无限的人力就会被揭示得越充分。
从一块布、一粒种子开始,从太空中可能遇到的每一个困难开始,人类正在走向灿烂浩瀚的星空。“云外”和“天宫”并不遥远。
本文来自光明日报。
(编辑严)