《太空飞行课》:真实的太空生活是怎样一种体验?

编辑:小豹子/2018-06-23 14:20

  编者按:在中生活什么样?这个问题令许多人好奇不已。地球上的人绝大部分都不可能进入太空,但几乎所有人都想知道太空是什么样子。有25年太空飞行训练、咨询、写作、演讲经验的NASA资深宇航员汤姆·琼斯,以亲身经历现身说法,告诉你真实的太空生活是怎样一种体验。

  《太空飞行课》是一本宇航员写的关于太空飞行的百科问答书。书中问题全部来自公众的真实提问,从上万个问题中精选342个人们最关心的进行解答。从新宇航员培训,到飞船发射时的身体感受,从宇航员在太空生活到太空行走,仿佛让人感觉自己亲身体验过太空旅行,甚至能激发起自己探索太空的冲动。

  汤姆·琼斯的回答,专业经验融合着风趣幽默,内容丰富、引人入胜。让你全面了解宇航员这个职业。(以下内容摘自《太空飞行课》,感谢未读·探索家授权发布)

  在太空中你如何判断上下?

  在自由落体的失重环境下,你可以自己选择哪边是“上”,哪边是“下”。你的脑子会愉快地接受这样的主观选择,无论窗外的地球位于哪个方向。大部分宇航员选择把自己头冲着的方向当成是“上”。所以每时每刻,每位宇航员心目中的“上方”很可能各不相同。

  在我执行前两次航天飞机任务的时候,我们的轨道器“奋进号”在完成地球观察任务时通常是头朝地球颠倒飞行的。船舱的天花板和顶窗都正对地面,所以船舱里的我们也是“头上脚下”的。以这样的姿势,我们可以更好地观察下方的科学目标。当我们飘浮在阳光房似的窗户附近时,头顶高悬的美丽星球完全不会干扰我们的认知。在我执行第四次任务的时候,“亚特兰蒂斯号”与国际空间站对接后,地球出现在熟悉的位置——空间站甲板下方。无论是哪种情况,我们都一样高兴。

  自由落体状态会对你的身体产生什么影响?

  身体需要几天时间来排出“多余的液体”,你体内的血量会减少大约1升;完成了这一步以后,你的身体就会愉快地适应自由落体状态。体液重新平衡后,你的腿会变细一点点,宇航员戏称为“鸡腿综合征”。鼻塞的症状还会持续一周左右,有时候可能引发头疼。摆脱了重力的束缚,你的脊柱会伸长大约2.5厘米,这会拉扯背部下半部分的肌肉,你可能会觉得背部有些僵硬,有时候甚至有点疼。

  失重还会导致骨骼内的钙流失,每个月你会损失大约1%的骨重。你的心脏和肺也会变懒,不过定期锻炼有助于保持心肺功能。除此以外,你的免疫系统也会松懈下来,不再积极地应对感染。科学家正在深入研究国际空间站上的宇航员身体状态,希望能找到合适的策略,帮助未来执行火星远航任务的宇航员保持身体健康。要想飞往火星,宇航员必须在自由落体状态下生活一年左右,甚至更久。

  自由落体状态下你如何移动,如何固定身体?

  在失重的飞船内部移动一点也不费劲儿。空间站上的宇航员能够熟练地穿过舱房,他们只需要用手指轻轻一按,或者动一动手腕,就能从船舱的这头飘到那头。你不需要思考该用多大力气——跟着感觉走就好,就像在地球上穿过房间那样自然。

  在电脑或实验设备前工作的时候,或者在厨房里吃饭的时候,如何舒适地稳定自己的身体,这才是更大的挑战。我们可以把脚套在地板(或天花板)上的扶手里,也可以用脚趾钩住固定在嵌板上的绳圈。在跑步机上锻炼的时候,你需要套上与跑步机相连的肩带和腰带,它会将你的身体固定在跑道上。

  自由落体状态下的宇航员可以尝试哪些有趣的事情?

  你可以将双腿蜷缩在胸前,团身后空翻——而且永远不会停下来!你还可以像超人一样以极快的速度穿过国际空间站里的舱房,记得要尽量准确地穿过两间舱房之间的接口。请朋友帮忙,让你的身体飘浮在ISS的某间舱房中央——远离所有扶手——然后你可以试着推动自己的身体去够某个支撑点。你可以像蝙蝠一样倒挂在天花板上吃饭,像鸟儿一样去“啄”飘在空中的食物,或者用自制的“吹枪”把麦乳精球射到朋友张开的嘴里。你可以小心翼翼地从饮水袋里挤出一个橙子大小的水球,然后吹着它在舱房里飘浮。晚上休息的时候,你可以睡在墙上或者天花板上。你还可以倒立着上厕所哦!

  太空中的宇航员从哪里获取氧气?

  一位宇航员每天需要消耗0.8千克氧气。如果任务时间较短,比如说只有几周,那么维生系统可以直接混合罐内储存的氧气和氮气,为宇航员提供可呼吸的空气。事实上,我们并不需要氮气来维持呼吸,加入氮气只是为了减少纯氧环境下的火灾风险。

  在国际空间站(ISS)上,这些气体都储存在高压罐里,按需供给。除此以外,为防万一,空间站上还存放着俄罗斯提供的罐装固体高氯酸锂,这种化学物经过简单的处理就能释放出热和气态氧。

  为了节省从地球运来的氧气,ISS的维生系统会利用空气中的水蒸气和宇航员“贡献”的尿液来制造氧气。沙巴提耶反应器能把回收的水和宇航员呼出的二氧化碳转化成氧。

  你们在太空中是怎么发电的呢?

  在太空中,要维持船员的生存和实验设备的运转,电力至关重要。我们从地球上带去的电池可以供电,但它们实在太沉,而且不充电的话只能用几天。不过太空中的太阳能十分充沛,所以空间站配备了巨大的太阳能电池阵列。

  ISS上的太阳能板表面积有大约4000平方米,它们能提供75~90千瓦的电能,可以维持空间站运转、给电池充电——要知道,空间站每绕轨一圈都有大约45分钟时间晒不到太阳,这时候只能依靠电池提供能量。

  “双子号”飞船、“阿波罗号”飞船和航天飞机都靠燃料电池提供电能,这种电池能把储存的氧和氢转化为电和水。有的行星探测器离太阳的距离太远,难以利用太阳能,所以它们会利用放射性钚产生的热量来发电。未来的火星往返飞船可能会使用核反应堆来供电。

  宇航员在太空中会觉得拥挤,或者感觉幽闭恐惧吗?

  国际空间站内的实验室和居住空间加起来共有916立方米,大约相当于一架波音747飞机的机舱。宇航员有足够的活动空间,而且他们可以随时透过穹顶舱的窗户眺望1600千米外的地平线。

  “联盟号”飞船内部的居住空间只有4立方米,你坐在船舱里的时候,膝盖必须蜷缩起来顶在胸口。“猎户座”和近地轨道太空的士比“联盟号”宽敞一点儿,不过宇航员依然可以住得很舒服。

  上天之前,我们在航天飞机模拟器里训练过无数次,我也曾在空军B-52轰炸机的驾驶舱里度过了好几百个小时,所以飞船内部的狭窄空间对我来说完全不是问题,我也从来没有感觉到过拥挤。

  宇航员会想家吗?

  在太空中我忙得没有时间真正去想家,虽然我知道自己离家万里。而且每周我都会和妻儿通过无线电或视频通话,这也能帮助缓解思乡之情。

  执行长达数月的任务时,宇航员当然会想家,就像那些远赴海外工作的人一样。电子邮件和视频通信非常重要,它可以帮助我们对抗孤独感。不过在目前,ISS宇航员不当值的时候随时都能和地球通话,和家里保持密切的联系,这是我们对抗思乡病最有力的武器。

  宇航员在太空中会感觉累吗?

  宇航员在太空中努力工作,这是一种全身心的考验。我执行轨道任务时每天工作16个小时,其中包括准备工作、吃饭、收拾家务、锻炼和完成任务后的放松活动。我的肌肉的确会累,尤其是在太空行走以后,不过我觉得疲累主要来自精神紧张。为了尽快恢复,我尝试每天保持六到七小时的睡眠。太空中的工作要求十分严苛——以前我从未持续这么长的时间在极大的压力下追求完美。虽然每次任务的过程都十分愉快,但我仍然期盼着陆后的假期。

  宇航员吃饭的时候用盘子吗?

  国际空间站上的宇航员吃饭和喝水都直接用一次性的塑料或铝箔容器——所以他们不用洗碗!在太空中吃饭的时候,我偶尔会用带魔术贴的金属托盘来放食品袋。不过食品袋上的魔术凤凰彩票欢迎你(5557713.com)贴也可以直接粘在舱壁或衣服上面。厨房的桌子上还有磁性的剪刀和勺子。

  一般来说,我吃饭的时候每次最多打开两个食品袋,而且还得多加小心,以免食物飞得到处都是。一次打开两个以上的袋子完全就是自找麻烦——厨房一定会变得一团糟。你可以吃完两袋以后,再打开另外两袋。在地球上,你可以把所有喜欢的食物都放在一个盘子里慢慢享受,这真是简单又难得的快乐。

  哪些国家为国际空间站供应食物?

  NASA为自己的宇航员和欧洲、日本、加拿大的合作伙伴提供所有食物。这些伙伴也能吃到祖国通过货运飞船送来的美味。

  俄罗斯航天局会用“进步号”货运飞船和“联盟号”飞船为自己的太空人运送食物。

  空间站上的船员可以自由地交换食物,尤其是大家聚在一起吃饭的时候。多样的菜单会增加一点进餐的乐趣,所以宇航员喜欢和朋友分享喜欢的食物、尝试新的口味。NASA为宇航员提供了180多种食物和饮料,俄罗斯又增加了一百多种,所以ISS的宇航员可以每餐换着花样吃。

  宇航员在太空中会长胖吗?

  我自己肯定是没胖。ISS的冻干/热稳定食品和便于食用的坚果、干水果共同为宇航员提供了平衡的膳食,每位宇航员每天会摄入1900~3200大卡的热量,具体取决于各自的性别和体形。

  这么多热量,看来大家真是吃得不少,但ISS上的宇航员每天都会做高强度运动,工作也十分繁忙,再加上航天食品的风味和口感始终比不上地球上的新鲜食物,所以很多人都会变瘦一点儿。在国际空间站上生活6个月以后,男性宇航员平均减重2~4千克,女性平均减重1.3~3.2千克。执行短期任务的宇航员体重通常不会出现大的变化。我在发射前和返航后的体重差通常只有1千克左右。

  自由落体状态下的宇航员如何称量自己的体重?

  在自由落体状态下,宇航员的体重实际上应该是零,但他的质量却不会凤凰彩票娱乐平台(5557713.com)改变。在太空中称出质量后,他们就能算出自己在地球上的体重应该是多少。随船医生会要求宇航员定期称量体重,以确保他们在国际空间站停留的6个月中身体健康、饮食正常。

  空间站上有一台名叫“空间线性加速度测量设备”(SLAMMD)的仪器,宇航员可以用它来测量体重。SLAMMD的运作原理是牛顿第二运动定律(F=ma),它通过两根弹簧向宇航员施加已知大小的力,然后测量由此造成的加速度,最终算出宇航员的质量,误差在250克以内。俄罗斯也有一种测量体重的设备,宇航员可以站在一个类似弹簧单高跷的平台上来回摇晃,仪器就会测出你的质量。

  你们在太空中怎么上厕所?

  我还以为你们不会问呢!在地球上的卫生间里,重力会让你排出的东西去往它该去的地方。可是在国际空间站的失重环境里,工程师只能用气流来代替重力。

  厕所里装着专门的电扇,它制造的气流会带走尿液和你排出的固体废物。宇航员可以扳动开关,打开厕所里的风扇,然后在真空管上插一个漏斗,并用漏斗靠近自己的身体。尿液会被气流冲入漏斗,汇集到一个储存罐里。

  宇航员可以用脚指头钩住地板上的扶手,悬停在厕所座位上方。空气从座位下流过,冲走固体废物。每次用完厕所以后,所有的排泄物、清洁用品和卫生手套都会被装入垃圾袋密封起来,放进座位下面的一个桶里。然后宇航员会清理座椅和垃圾桶口,套上新的袋子,以便下一个人使用。用过的消毒湿纸巾会被扔到另一个垃圾袋里。

  这些废物会怎么处理?

  尿液会暂时存放在一个中转罐里,然后流入水回收系统,转化成干净的饮用水。维生系统会将部分回收的水转化成可呼吸的氧气。

  厕所座位下面的垃圾桶装满以后,宇航员会取出装固体废物的垃圾袋,把它和其他垃圾一起装入空的货运飞船。离开国际空间站以后,无人货运飞船会点燃制动火箭,再次进入大气层,在高空中烧毁,垃圾也会一起被焚化。如果下次你看到天空中有一颗流星划过,请不要忘记——它可能是来自宇航员的礼物!

  如果你在太空中流了汗,那会怎样?

  在地球上,温暖的空气会上升,因为它的密度小于周围较冷的空气。可是在自由落体状态下,密度的差别不会造成气体的流动,所以你身体周围较热的气体也不会上升,于是你身上就裹了一层炎热潮湿的“毯子”。正是出于这个原因,汗水很难蒸发出去,只会在皮肤上一摊摊地汇集起来。所以宇航员在锻炼时需要经常用毛巾擦汗,或者打开风扇对着身体吹。

  宇航员在太空中怎么洗头,怎么修剪头发?

  洗头的时候,宇航员要完成的第一步是把饮水袋里的热水挤到头皮上;然后他们会涂上免洗洗发水(就是医院里用的那种),用手指或者梳子搓洗头发,最后用毛巾擦干,用梳子整理发型。国际空间站上的宇航员会互相用剪刀修剪头发,真空吸尘器会吸走飘散的碎发。

  宇航员怎么刷牙?

  宇航员使用牙线的流程和地球上一样,不过刷牙就要难一点儿了——空间站上没有给你吐牙膏的水池!他们会把牙膏吐进纸巾或者毛巾里,然后用清水漱口。为了节约用水,国际空间站上的宇航员已经开始使用可食用的牙膏,刷完牙以后,他们可以直接把牙膏吞进肚子里。

  国际空间站上的宇航员有自己的私密空间吗?

  在空间站里和其他五位太空旅行者一起待上6个月甚至更长时间,听起来似乎十分拥挤,但ISS里面感觉十分宽敞。你也许会在某个地方连续工作好几个小时,却不会看到其他任何人,因为你的同事正在别的地方完成自己的任务。

  你随时都能在空间站的气闸、储存模块或者穹顶舱里找到可以独处的私密空间。

  宇航员会在自己的铺位上换衣服,在“宁静号”或者“星辰号”模块里锻炼、洗澡。每位船员都可以缩回自己的铺位里,而且每个人都会尽量尊重其他人的个人隐私。

  宇航员怎么洗衣服?

  他们不洗衣服。在自由落体状态下洗衣服需要特制的洗衣机,而且会用掉大量的水和能量,对空间站有限的储备来说,这无疑是沉重的负担。

  空间站上的船员隔天换一次内衣和袜子,上衣和裤子(或者短裤)则是一月一换。他们每周换一次睡衣——其实就是T恤和短裤——换下来的这套还能当成运动装再穿一周。换下来的衣服直接扔掉,由货运飞船带入地球大气层烧毁。

  相比之下,航天飞机宇航员的衣着就显得很奢侈了。我每天都要换干净的上衣、袜子和内衣,大部分衣服可以留着回去以后再洗,下次任务的时候还能再穿。为了预防衣服产生臭味,太空服装设计师正在尝试用浸泡过抗菌剂的布料来制作宇航员的衣物,让一套衣服可以穿得更久。

  在太空中的时候你会想念哪些东西?

  我想念微风吹拂脸颊的熟悉感觉,新剪的草坪或野营时夏天的森林散发出的浓郁气味。我想念地球上的美食,比萨、蒸螃蟹、新鲜果蔬,还有几种美食摆在同一个盘子里的视觉享受和芳香气味。在航天飞机上紧张工作的时候,我想念闲暇阅读的时光。我想念我的妻子和孩子。我可以忍受暂时离开地球上的一切,是因为我深知太空科研和探索工作十分重要;而且正因为这短暂的别离,我才更期盼回归家园的时刻。

  宇航员在太空中如何庆祝节日和生日?

  空间站上的宇航员会一起庆祝生日和各国的节日。大家会用货运飞船送来的节日装饰布置空间站。圣诞节之类的重大节日会有一天的假期,宇航员可以通过视频会议给家里人打电话。

  通常情况下,大家会聚在一起共享盛宴,播放应景的音乐,分享补给飞船专门送来的节日大餐。美国的感恩节大餐一般会有辐射灭菌烟熏火鸡、热稳定烤红薯、俄式土豆泥拌洋葱、冻干夹馅玉米面包、冻干青豆配蘑菇以及热稳定树莓-蓝莓馅饼。

  货运飞船会送来专门的节日“大礼包”——里面装着应景的食物和礼物,例如视频、游戏、便条,还有巧克力、拐棍糖或者其他节日零食。

  有人过生日的时候,船员们也会聚在一起庆祝,寿星会收到地球送来的小礼物或喜欢的食物,还有贺卡或者视频信息。作为额外的奖励,任务控制中心还会给那位幸运的宇航员唱生日快乐歌。

  在太空中写字或者打字很轻松吗?

  空间站上的实验室里和船员的铺位上都有可调节的笔记本电脑桌,让宇航员可以轻松地打字。而在航天飞机上,我觉得很难让自己的身体稳定地停留在电脑前面或者让手腕固定在键盘上,所以我每次最多只能打一两个句子。写字的时候,我的手、笔和本子都飘浮在空中,所以手写也成了件难事。如果要做详细的笔记,我会掏出微型录音机,直接口述记录,等到着陆后再把它转换成文字。