书城童书影响中国学生的十万个为什么·辉煌科技1
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第8章 何为“水星”计划(6)

由于要让宇航员穿着航天服能进食和大小便,手腕和双膝等关节部位能弯曲伸缩等等,因此航天服内的各种管线纵横交错。这些管子有的负责送空气,有的负责送水。衣服上还有加压设备,让宇航员感到一点儿重量,免得身体血液在没有压力的情况下沸腾起来。此外,航天服上还有一个圆形透明的头盔,可以挡住红外线。

在航天服的背上还有一个大背包,它在各个方向上安装有喷嘴,利用它向不同方向喷气所产生的反作用力,可以使宇航员前后左右上下自由运动。

抗荷服有什么特别之处?

飞行员在空中作翻跟斗等机动飞行时,身体里血液由于受到过量负荷力的作用,会突然向下肢流去,从而造成大脑,尤其是眼球中视网膜的贫血及体内各部位血液分配失调。严重时,会出现短暂的黑视和晕厥(jué)。对于飞行员来说,这是一个必须解决的问题,否则,飞行的安全就无法保证。后来,科研人员发明了一种可以防止晕厥的抗荷服,解决了这一难题。

抗荷服为什么能防止飞行员晕厥呢抗荷服由腹部、大腿、小腿等五个串通的气囊组成,气囊的外面包裹尼龙布外套,做成裤子形状,服内充气来自飞机上的增压气源。当飞机在空中作翻跟头等飞行动作时,抗荷服调压器能自动向服装内充气,并能自动按人体的需要调节空气的压力。充入抗荷服的气体,使气囊鼓胀,压迫飞行员的腹部和下肢,对抗血液的惯性下涌及内脏器官的移位,使迅速涌向下肢的血液返回心脏。由于抗荷服减少了血液下涌,又增加了回心血量,所以较好地防止了黑视和晕厥现象的发生。

神奇太空服是什么样子?

俄罗斯有家“星辰”机器制造厂,很久以来人们一直不知道它生产什么。其实,加加林飞向宇宙穿的第一件太空服就是这里生产的——橙黄色,50码,适合个子不高的人穿。那时由于返回舱面积不大,在挑选宇航员时个头都不能超过1.70-1.72米。

这家工厂一般人根本进不去。记者不久前有幸进入这家工厂,亲眼目睹了当代太空服的生产和试验过程。

科学的进步使太空旅行者们在飞船内可以不穿救生衣,仅一件蓝白条的“企鹅服”(一种连身装,因其色彩搭配而得名)就可以了,它能保证失重状态下骨骼所承受的压力。日常治疗骨组织损伤病人有时也用这种“企鹅服”。

最初的太空服生命保障系统在一个单独的背囊内,背在宇航员的背上。阿列克谢·列昂诺夫就是背着这样一个背囊飞上太空的。他用过的那件破烂不堪的太空服现在就陈列在“星辰博物馆”里一个显眼的地方。如今的太空生命保障系统就在太空服上,国际空间站的宇航员们不久升入太空穿的就是这样的太空服。这种宇航服外壳坚硬,里面储备有氧气,可以排放二氧化碳、积存液体。只有袖子和裤腿是用软材料制成的。这种太空服穿戴时无须旁人帮忙。而美国宇航员目前穿的太空服要有人帮忙才能穿上。

太空服的外壳是由几层组成的。最外面是一层不怕火的保护层,里面是由双面涂胶材料、涤(dí)纶和五层类似软箔(bó)片的铝片制成的衬里。在太空服的里面宇航员通常要穿上针织内衣,再穿上绣着精美小烟斗的网状弹力连身衣,内有冷却水循环,使体温不致过热。

这种设计极其复杂的太空服可以适合不同身高、体重的人穿。而美国人的太空服要为每位宇航员量体裁衣。据该厂副总设计师伊萨克·阿布拉莫夫说,他们是用一根可调性小皮带调节太空服的,使之完全合宇航员之身。

为此袖子和裤腿最外层留有几个小孔,用东西扣紧。试验表明,这种太空服密闭性很好,预留的小孔也丝毫没有损害对太空服密闭性的要求。

穿上太空服不能有任何弯曲动作。弯胳膊都很难,下蹲就更不可能了。但因为宇航员在太空中是游动着的,他们无须弯曲或伸展手脚。

宇航员的鞋只有一个号码,都是45码。如果鞋太大,就在里面安个垫儿。在太空中基本不用走路,所以鞋是否合脚并不很重要。

宇航员的手套靠密闭轴承是可以摘取的。戴着这种手套甚至可以接触温度高达150摄氏度的物体。掌部用的是凸纹橡胶,这样宇航员在进入太空后手不致在把手上打滑。

宇航员头戴的密封罩上有三层防碎玻璃——冰球场上的透明防护栏用的就是这种玻璃。最外层玻璃上镀了一层真金,可以反射太阳光线。密封罩的顶部也开有一个舷窗,是用来仰望上面的。两侧各安有一个照明器,以便在黑暗中工作。

瓦莲京娜·捷(jié)列什科娃进入太空穿的太空服袖子上有一个小镜子,记者最初以为是设计师专门送给女宇航员的礼物。事实上这面小小的镜子用途可大着呢。宇航员胸部安装有一台生命保障系统控制仪。借助这面镜子宇航员可看到仪器显示。如今太空服上的这种镜子已不再固定在袖子上,是用一根橡皮筋扎在袖子上的。在另一只袖子上安有氧气消耗量记录仪。穿着太空服可以在空间站外工作7个小时,一件太空服可以进入太空15次。

生产这样一件太空服大约要半年时间。没人肯透露要花多少钱。但据估计,美国人的一件太空服价值约1100万美元。

俄罗斯的太空服重105公斤,而美国人的太空服比这还要重15公斤。“星辰”机器制造厂生产的太空服都要经过试验。试验者被带入一间真空房间,被挂在一个钩子上,以便制造失重效果。

宇航员在飞船上是怎样生活的?

“神舟五号”上空间较小,航天员进舱后,便被固定在返回舱的座椅上,吃喝拉撒均在座奇上的生活保障系统完成。座椅后背靠着的地方向下凹,人们称它为椅盆。舱内的马桶是特制的,它是靠风机来抽吸,先把其中的水分抽掉,再把干的部分,自动用塑料袋密封起来。宇航员吃的航天食品残渣少、热能高,都为一口吃的食品。这是为了减少和控制舱内的食物渣粒,以防止舱内污染。

宇航员在太空是怎样洗澡的?

我们平时洗澡是很方便的,可是,对于宇航员来说,洗澡可就不是一件简单的事情了。那么,在太空中飞行的宇航员是如何洗澡的呢在没有重量的太空环境里,洗澡可麻烦了,因为水不但不会像在地球上那样自动从喷头往外喷,而且喷出来以后还会到处飘。

现在,科学家已经解决了这个问题。他们给水加定压力,逼着水向外喷,就像用高压喷雾器那样,并根据这个原理设计了一套专门的太空淋浴设备。这是一个圆筒,宇航员钻进筒内,拉上密封拉链、双脚伸进固定在筒底的一双特殊拖鞋内,就可以站得很稳,不至于飘起来。宇航员打开筒顶的莲蓬头,加了压力的热水就会喷出来。但是,水珠在筒内乱飞,很容易钻进宇航员鼻孔里,影响呼吸。所以,想洗澡的宇航员在打开莲蓬(péng)头之前,还要把呼吸器套在嘴和鼻子上,防止水珠进入气管。有了新的洗澡设备,宇航员就可以舒舒服服地在太空洗澡了。

宇航员在太空是怎么吃饭的?

同在地球上一样,宇航员在太空中也要定期吃东西、喝水,还要呼吸、睡觉。不过,由于在太空中失去了地球的引力,一切物体都处于失重状态,吃饭可就不那么简单了。如果不固定食物的位置,食物就会飘浮在空间,想吃进嘴里是很困难的。为了避免麻烦,宇航员吃的东西都是膏状的,就像挤牙膏那样把食物挤进嘴里。在太空中,宇航员绝对不能吃粉末状的食物,因为粉末会飘浮在太空舱内,如果宇航员一不小心吸进肺里,就可能造成生命危险。

从20世纪80年代起,随着航天科技的发展,各国开始更为重视宇航员的饮食问题,航天食品也大为改观。压缩食品、脱水食物、软包装罐头食品等纷纷问世。除此之外还设立了专门的简易食堂,不仅使食物更加科学、可口、营养,而且还增添了民族特色。这样,可以有效调节宇航员的情绪,使他们更好地进行工作。

未来太空旅行吃什么?

在今后二三十年内的某个时候,人数不多的一批男女宇航员可望进行以火星为目的地的太空旅行,时间长达3年。人们因此提出的一个重要问题是,他们将在太空吃什么?

在奔向火星的长达9000万英里的旅途中,美国航天局几乎肯定会向这六七名太空游客提供各种各样的食品,但食谱中无疑将包括以下食品:小块的胡桃巧克力、“种植园主”牌花生米、“奇宝”牌黄油饼干等。美国航天局负责向航天飞机和空间站提供食品的技术经理维基·克洛里斯说:“这些食品由于有一层包装,一旦融化,也不致被污染。”

食物单调乏味

美国航天局营养生物化学部的负责人斯科特·史密斯说:“在实施阿波罗空间计划时代,宇航员食用的是装在类似牙膏盒中的鸡肉色拉。今天,我们试图提供尽可能像平常食用的那种食品。”

提供更加可口的食品是至关重要的。正如克洛里斯所说,在太空飞行途中有许多“拒绝进食”的情况。宇航员的体重将下降。她说:“在漫长的飞行途中,有些人只摄取正常需要热量的一半。我们的食品做得越香,他们就会越想吃,就能从食品中摄取足够的热量。”

至于宇航员为何总是不想吃足够的食品尚不得而知。部分原因或许是,在太空用餐非常不便,要花比地面更多的时间。史密斯及其同事海伦·莱思还认为,太空食品比较单调,缺乏色香味,因此“食之无味”。

为了解决这一问题,美国航天局希望增加前往火星的宇航员食品的花色品种,他们要飞行6个月(这些宇航员将在火星上生活两年,然后再花6个月时间飞回来)。科学家还正在想方设法以使宇航员在飞行途中“开垦种植”。如果获得成功,他们就能经常尝鲜,吃一些自己种的新鲜水果和蔬菜。另一种办法是在航天飞机上装上冰箱或安装冷藏室。这需要解决一些技术问题,如冰箱的重量、它使用的能源、它在航天飞机中占据的位置等。目前,航天飞机上只装有烘箱,但没有冷冻设施,旅途中所带食品的品种因此大大减少了。航天飞机上的任何食品都得保持长期不变质,其中包括汤料、煨(wēi)炖(dùn)食品、水果罐头、布丁、果脯等,但没有青翠欲滴的新鲜蔬菜,也没有未经过深加工的奶制品。

骨质疏松加快

给火星送去一台冰箱并非完全是为了消除宇航员的厌食情绪,而是出于营养上的考虑。保持长期不变质的食品不同于冷冻食品,它需要含有大量的钠,否则就难以长期保存。这就像在地球上保持罐头食品长期不变质一样。然而,有迹象表明,食品中含钠量越高,骨头中的钙流失就越多。这就给宇航员带来了特殊的问题,因为在太空飞行途中他们骨质疏松的速度大大加快了。史密斯说,老年人骨质密度自然疏松的速度为每年1%。然而,在太空飞行途中骨质疏松的速度高达每月大约1%。骨质疏松在失重的头几个小时就开始了,尤其是支撑重量的骨头,如踝(huái)关节、胯骨和脊骨。

从宇航员食谱中减少钠的含量可能有助于放慢骨质疏松的速度。苏联空间站的人员每天食用大约4000毫克的钠,是国家科学院建议地球上每个居民每天食用2400毫克钠这一最高剂量的将近两倍。

宇航员还需补充维生素D,因为缺少维生素D,人体就不能充分吸收对增加骨质密度有益的钙。维生素D的补充是必不可少的,因为人体中的大多数维生素D是在人的皮肤接触太阳的紫外线时产生的。可是,在航天飞机上,人的身体是接触不到紫外线的。

太空的食品是什么味道?

太空中的高真空、强辐射、微流星体、低温或极端温度等环境,如果没有妥善的生命保障措施,定会使撞入者立刻人仰马翻。而太空轨道飞行产生的失重环境,虽然不如前述环境因素那样显得凶神恶煞,但却是一位高明的捉弄者,会使进入者食不甘味、寸步难行,甚至“灵魂”出窍、迷失方向。总之,失重像是一面“哈哈镜”,将人们在地面上的衣食住行、吃喝拉撒睡习惯全部扭曲了,甚至连生老病死也变得难以琢磨。这里,我们先来领略失重“偷走”饮食中香色味的本事。

中国饮食讲究的是“香、色、味、形”,可失重环境中的饮食又如何呢?

在航天初期,为不使食品粉末在密封座舱的失重环境中到处飘飞,损坏仪器设备和航天员的身体健康,食品都是糊状的。为了便于食用,还将糊状食品装在软管中,食用时像挤牙膏一样往嘴里挤。饮料同样装在软管中。这样,食品的香气被封住了,颜色看不见了,形状也谈不上了,进餐的情趣就单纯地为了填饱肚子。因此,航天员普遍反映没有食欲。

后来有了压缩方块食品,打开复合塑料膜包装,掰起来放进嘴里食用;还有软包装罐藏食品,就是将蒸煮灭菌后的鸡、肉、鱼片用复合塑料薄膜代替金属罐包装。由于这种食品有一定粘性,打开后放在盘子上不会飘飞,可像地面上一样用刀叉进食。

为了进一步增加进餐情趣,还研制了脱水食品,就是将食物经冷冻、升华干燥,使含水量减至3%左右,用复合膜包装后,在室温下微生物也难以生长繁殖。备餐者用针管往包里注水,食品可迅速恢复原有的形状和颜色,有的还需加热,然后放在盘中,让大家像地面上一样进餐。

这些改进的食品,虽然可以看见颜色,也有一定的形状,但仍无法将“香”和“味”从失重那里完全夺回来。因为失重使人的体液上涌,鼻腔充血、唾液分泌发生变化,导致味觉神经钝(dùn)化,因而闻不到香气,味觉也普遍不佳。香和味仍然被偷走了。