登陆注册
10150900000008

第8章 航天科技(7)

梳洗太空人早上用附有吸尘器的电动刮脸刀刮脸。洗脸则用一种特别的水枪冲湿一太空人沐浴时得使用一个真空系统,好让水在无重力下正常地流动块海绵。这海绵的吸附力很强,一擦脸部即能吸走表皮的污垢。刷牙使用特别的牙膏和牙刷。这种牙膏既可用来刷牙,也可当作食物吃。牙刷完后把口内的泡沫全吞下肚内,这样就避免让它们在舱中到处“流浪”。10天淋浴一次。空间站顶棚上有个大圆盘,上面有好几个水箱,每箱5升水。开动电热器,圈盘上就降下塑料罩,形成一个圆柱形的浴室。打开拉锁,进入浴室,穿上固定在地上的拖鞋,人就不会乱飘。把通浴室外的呼吸管套在嘴上,鼻子用夹子夹住,以免呛水。打开水龙头,清水从顶上徐徐淋下。室内是真空的,水由地面的孔眼收到废物箱内。15分钟后把身体和浴室壁擦干。塑料罩用后像手风琴一样叠上。

厕所工作舱到对接口的过道上有卫生间,用拉锁橡皮帘隔开。内有真空小便池和抽水便桶。便桶内有带过滤底的塑料盒,粪便落入,橡皮阀迅速关上此盒,外包几层橡皮袋,投入废物箱,弹到太空,进入大气层后就被烧掉了。

休息太空人闲时看录像,戴耳机听立体声音乐,通过电视电话同亲友“见面”,透过20个舷窗观赏太空美景……有一次,当宇航员诺姆·沙加德坐在飞船遨游太空时,他不注意地瞧了瞧镜子。镜中的形象使他大吃一惊,他的脸又肿又红,像个大红萝卜。如果在地面上的话,任何人脸肿到那种程度都会感到不舒服,可他当时的感觉却和平常一样。在进入太空的头几天里,人体的血液和体内其他液体由于失去地心引力的影响,纷纷涌向头部。宇航员们都成了大圆脸,眼睛鼓出,变成了另外一个人。幸运的是这种情况慢慢会消失。

宇航员们大部分时间是在舱里度过,即使在舱外也被裹在隔绝的太空服内,所以他们往往会染上一种常见的户内病,这就是皮肤龟裂。除这种病外,他们还可能患皮肤过敏症,因为他们的日常工作是做各种各样的实验,与各种化学物质打交道。这些化学物质用后,遗留在空中,久不散去,致使皮肤过敏。

尽管失重给宇航员带来诸多不便,但有一点使他们受益不浅,那就是失重延缓了他们的衰老过程。原因是地球上存在着重力加速度。而在无重力加速度的太空环境中,人们就不需要那么多热量了,可以大大减少食物的摄入量。食物摄入量减少,意味着新陈代谢速度减慢,任何生物体,新陈代谢速度越慢,它的生长期就越长。在失重条件下,人体肌肉质量会减少,心率也会减慢,从而减轻心脏的负担。不言而喻,在太空生活可延年益寿。

随着航天医学的发展,有大量的资料说明航天对肌体的生理功能和代谢有深刻的影响,如宇航员体重的减轻、前庭功能障碍、心血管系统功能降低、水盐代谢和氮代谢紊乱、肌肉萎缩和骨盐丧失等等。多数人认为在无舱外活动的情况下,宇航员的能量消耗低于地面,而应激反应初期进食量减少,人体蛋白分解增加,特别是由于体液分配的改变,回心血量增加,反射性地引起脑垂体抗利尿激素分泌减少,尿量(水盐丧失)增加是宇航员体重减轻的主要原因。宇航员骨质变化的机理和防治措施迄今仍是航天医学研究中的一个重要课题。在卧床实验中,肌体每月钙的失量约相当体内总钙量的0.3%~0.5%,其中承受重量的骨骼(如跟骨)骨钙的丧失要大得多。一些学者认为航天时在肌肉与骨骼的变化以及失重与运动减退状态下,组织的能量代谢、物质代谢均有变化,即使有充分的营养,肌体也不能利用,而运动锻炼迄今仍是最有希望的防护措施。

美国和前苏联宇航员的营养供给标准,在无出舱活动的情况下,食物热量为每天2500~2800大卡。宇航员每天食物热量为7100大卡,宇航员在舱外活动时的能量消耗为每分钟8大卡,每小时480大卡,宇航员在月面活动时的能量消耗每小时约为300大卡。航天食品的蛋白质供给量略高于地面膳食,约占总热量的15%~20%。对于航天中是否应增加维生素的供给量曾有不同看法,前苏联认为补充供给多种维生素有助于提高宇航员的耐力和对航天环境的适应能力。从“东方”号开始,宇航员在飞行中每天都服用多种维生素制剂,而美国直到“天空实验室”进行较长时间飞行后才使用了复合维生素。

宇航员在太空的生理变化

每个宇航员上天初期,都有明显的不适反应,主要是心跳速度在飞行加速时明显提高。据统计,宇航员起飞前,平均心跳每分钟62次,而飞行加速时达到每分钟109次,以后又下降稳定在每分钟70次。此时血液向头部集中,引起头胀鼻塞、面部浮肿、颜面潮红,伴有恶心感,严重的甚至呕吐。这种情况称为“航天病”。但在每个宇航员身上表现程度不同,就像有人要晕船有人不会晕船一样,经过一段时间可以逐渐适应。

据测定,宇航员飞行一天失钙1%~2%,以骨骼中的钙缺乏最为严重。所以飞行回来的宇航员骨头会变得较疏松、较脆,容易骨折。宇航员尿中的钙含量为地面时的3倍,可见钙主要通过排尿而损失。

飞行一次,宇航员体重会下降4~6公斤。但返回地面一天之后,便能增加2公斤,这和太空中人体容易脱水有关。太空飞行中,由于体液的失常和血液的再分配,因此人体脱水不可避免。美国“阿波罗”飞船登月舱驾驶员身体体积比在地面时减少2.5升,而指令舱的驾驶员身体甚至减少69升。

宇宙飞船绕地球轨道作圆周运动时,飞船运动的离心力和地球对飞船的引力相等。由于这两种作用力方向相反,使飞船上的人和物体,处于失重状态。在失重条件下,会出现一些难以想象的奇妙而有趣的现象,这对人的生活、健康有着重要的影响。

人类在进化过程中,长期生活在恒定的地心引力条件下,形成了内环境的平衡。人体的主要成分是由软组织、骨骼、体液构成的,重力对这些成分的作用不同,在进化中形成了这些基本成分之间的一定比例。骨骼结构的坚固性和它的功能、肌肉的主要活动、体液的分布特点,保证了对重力的对抗,使人体得以生存成长。

人类进入宇宙空间前,曾有人预言,失重可能破坏人体的内环境平衡,使人的生理功能发生不可恢复的变化,甚至断言,谁要摆脱重力,谁就将因发生心力衰竭而死亡。人在宇宙空间生活的实践证明,人在失重时,生理功能要发生变化,但不像那位悲观者预言的那么严重。失重时人体生理功能改变,主要是血液和体液重新分布,大量的血液和体液向头部及上半身集中。大约有2公斤血液和体液瘀积到头、胸部,引起头、胸部脉管扩张,面部及上肢浮肿,下脚皱缩;胸部充血增多,心脏增大;血液中红细胞下降约10%,心血输出量减少30%,全身循环血量减少20%;体内大量失水而造成血浆加浓,血液容量下降。宇航员刚从飞船走下地面,甚至一时不能直立行走,要别人扶着走一段才能行动,这也表明体力消耗是颇大的。

习惯于地球重力生活的人,一旦进入失重环境,将会感到新奇。人体的重量消失了,行动起来真正是身轻如燕,掌上可舞。在舱内可以自由地飞来飞去;也可以停留在空中。在空中失重条件下,站着、坐着或躺着睡眠都一样舒坦,只是必须用带子把自己固定在座椅上,或束缚在固定的睡袋内,以防飘走或到处乱撞。由于飞船内没有我们习惯的白天黑夜之分,只能按钟点执行起居。

在失重情况下,宇航员会觉得头部知觉和身体知觉不协调,闭上双眼时,判断不清周围物体和自己身体的相对位置,有时感到眼前冒金星并有幻觉。

失重条件下人的姿势反射失灵,摇摇晃晃坐立不稳,因而走路要十分小心,要穿上鞋底带爪子的特制鞋,想站住时就把爪子插进有网格的舱壁上稳住身体。如到舱外活动,就要操纵戴在身上的一组喷气嘴,控制来去行动。

宇航员不仅空间生活奇特,在飞船从地面发射时还要承受强大“过载”的考验。早期飞船在发射加速阶段,宇航员要承受5~5G的“过载”,使人感到体重增加五六倍,若取坐的姿势就会使人体血液涌向下肢,造成脑细胞贫血缺氧而死亡,因而必须让宇航员采用躺卧的姿势。近代飞船,像航天飞机在发射时的“过载”只有3G,一般的人都能承受,这为更普遍的空间旅行开创了条件。

现在,对太空人体生理学的研究正逐步开展,要实验的内容很多,包括人体在太空中的无机盐平衡、体液生化反应变化、体内微量元素变化,人体的免疫能力、心血管的浓缩应变性能、红细胞寿命变化、人体新陈代谢率的改变,前庭功能变化等项目。可以预见,这些研究将会更多地揭示人在太空中如何变化之谜。

宇航员在太空中锻炼

茫茫太空中进行宇宙航行的宇航员,是不是需要进行体育锻炼呢?在进行宇宙航行的初期,每次宇宙航行的时间只有几天,宇航员着陆后并没有发现有什么异常情况。然而,随着宇航时间的不断增长,问题也就随之出现了。

首先发现的问题是,当宇航员在太空中航行一个星期后返回地球的时候,宇航员出现了“起立性低血压症”,而且身体都比较虚弱。甚至连飞船的舱口也出不了,需要人扶着他们出舱。造成上述现象的主要原因,是由于宇航员长期停留在太空失重的环境中,身体产生脱钙,从而使骨骼变得疏松,肌肉也软弱无力。

那么,怎么才能克服这种现象呢?科学家们找到了解决的办法。那就是在宇航员食物中增加钙、磷、钾和维生素D,以及在太空中进行必要的体育锻炼。

但是,宇宙航行的环境与地面大不相同,不仅飞船的舱内空间很有限,载重量也不可能过大,一些体育的设施无法装置。同时,人体在太空中出现失重现象而飘浮在空间,双脚都很难落在舱底。在这种情况下,又怎么能进行体育锻炼呢?

体育科学家们经过反复研究和实践,已经找到了在太空中进行身体锻炼的项目及方法。这些项目和方法,大致可分为以下类型:

利用弹簧进行身体锻炼。比如让宇航员坐在椅子上,将身体固定好以后,用手和脚反复推、拉一种特制的弹簧器材;也可以用双手、双脚或者一手、一脚分别拉弹簧器材的两头;还可以用具有较好弹性的橡皮带将四肢固定后,两臂分别或同时向下、向左、向右拉橡皮带;或者用双脚、单脚往上拉橡皮带等。以此种种方法来锻炼宇航员的四肢骨骼和肌肉的力量。同时,医学家们还为宇航员设计了一种具有弹性的服装。宇航员穿上这种特制的服装后,全身都可以受到弹力的作用。只要一活动身体,就能够达到锻炼身体的效果。

还可以利用人体肌肉的颉抗作用来进行身体锻炼。如用双手五指交叉,进行对拉、拉推或者互拉;还可以双手拉脚而脚用力往前伸等。有人还为宇航员们编了一套由这些动作组成的体操。这种不需任何器材和不受空间限制的锻炼方法,也同样起到锻炼四肢和身体的作用。

利用双手推、拉或者打击悬挂在舱内的重物,以达到锻炼身体的目的。

由于宇航员在太空中采取并坚持以上几种锻炼身体的运动项目和方法,从而使他们的体质和骨骼及肌肉的力量不断增强。即使在太空中航行二三百天,甚至更长的时间,身体也不会变得虚弱,返回地球后再不会出现“起立性低血压症”和其他症状了。

航天服——宇航员的护命服

载人航天中,为了充分保证宇航员的生命安全和在极端恶劣环境条件下进行工作,除了有装备齐全的生活座舱外,还必须为宇航员提供一个方便灵活和独立密闭的生活小环境。为此,航天专家们就为宇航员设计了一种特殊服装,即通常说的“航天服”。

航天服通常分为两种:一种是宇航员在航天器座舱里应急穿用的服装,称为“舱内活动航天服”;另一种是供宇航员到座舱外面工作用的“舱外活动航天服”。舱内活动航天服,实际上是个备用的保险系统。因为航天器生活座舱本身具有完善的生命保障系统,宇航员一般只是在航天器发射和再入大气层过程中穿着这种航天服。在这期间,由于加速度、冲击、振动和噪声的作用,有可能引起航天器结构的破坏,或仪器设备发生故障,危及人的安全。例如,前苏联“联盟11号”载人飞船在1971年完成任务返回时,由于一个阀门脱开,造成爆炸减压,即座舱里的空气一下子全泄漏到高真空的空间里,3名宇航员由于没穿航天服,全部遇难。

航天服的结构十分复杂。舱内活动航天服虽然稍微简单些,但至少有五层构成:最里边的即贴近衬衣的为液冷服,在尼龙布上粘着聚氯乙烯细管,管内有冷却水回流,以排除人体代谢产生的热量;第二层为气密层,由涂氯丁胶的尼龙织物构成,并通过管路与座舱氧源相接,有供氧、通风、加压的作用;第三层是限制层,是由尼龙丝或特氟纶丝编织成的网状结构,防止第二层加压后向外隆起膨胀;第四层是隔热层,是由多层的镀铝的聚脂无纺布构成,起防热辐射作用;第五层为外套,由抗磨损耐高温的尼龙等织物构成。

同类推荐
  • 原创技术发明方法:自主创新源泉

    原创技术发明方法:自主创新源泉

    本书运用支点成功学理论,系统阐述了自主创新的核心问题——原创创新,深刻揭示了原创技术发明方法。作者在深入研究西方科学技术发明历史的过程中,从建设创新型国家和突破西方专利壁垒的高度,提出了支点创新力理论和方法;它以苏格拉底“转动自己”和阿基米德支点“尤里卡”内涵为源,从科学技术发明史上众多经典案例中,总结了顿悟——发现科学规律——产出原创技术原理——原理转化原创技术原型——在不断创新过程中,形成自己的品牌、标准……原创成为一切创新的源泉。本书为广大读者掌握技术跨越发展之道,提升个人发展竞争能力,突破跨国公司专利壁垒,展开了独到的路径;这是一种全新的原创创新思维方法。
  • 地理探究

    地理探究

    本书主要指地学历史与地理科技。包括先秦两汉时期的地理学成就;魏晋南北朝时期的地理学成就;唐宋时期的地理学成就;元明时期的地理学成就;清代地理学成就;《中国古代地理学》(地理科技历史、石器时代地理知识、夏、商时期地理知识、周代地理知识、先秦测量和地图记载马王堆汉墓出土地图、僧一行及其子午线测量、贾耽及《海内华夷图》宋元舆图张骞、班超通西域等)。
  • 宁波盐业史研究

    宁波盐业史研究

    在我的学术生涯中,这应该算是一本迟到的小书。记得20世纪80年代跨入高校大门不久,我就在瞢瞢懂懂中对盐业历史产生了某种说不清又道不明的兴趣,开始有意识、无意识地搜集与其相关的文字资料,截至毕业离校,不经意间手抄笔录外加剪贴的成果累加起来竟然已盈尺余。但说实在的,当初压根儿没想过会就其写出一本小书来。高校毕业后,厕身一所乡村中学数年,教学之余,虽不时将其翻出来看看,梳理一番相关的史实,但那时更多的还只能算是以其来消磨时光。
  • 瞬息万变的海洋灾难

    瞬息万变的海洋灾难

    海洋——生命的摇篮,海洋为地球上生命的诞生与繁衍提供了必要的条件地球上的生命诞生于海洋,海洋对人类的生存和发展有着重要作用,海洋对于人类社会的过去和现在都产生了重要影响,它将继续影响人类社会的未来..对于海洋,人类已经做了很多:但人类做得还远远不够。海洋的无穷奥秘和未解之谜又说明人类对海洋仍是一知半解。它们只是一部浩瀚巨著的一段引子,期待人们去撰写它丰富多彩的华章。我们更希望它成为一种诱饵,吸引当代青少年,从而开拓我们民族的新视野,在21世纪刻上我们民族的海洋印记!21世纪已经降临,21世纪将是海洋的世纪,也是人类开发、利用海洋的新时代。
  • 灵山秀水之间

    灵山秀水之间

    国家地理·神秘中国是一套以地域事件为单元散点透视、实地实拍、实证实录的图书,从地理人文风貌,到社会历史心态,有记录,有拍摄,有考察,有论证,从不同的角度和侧面,把历史之树的绚丽风采展示给大家。从社会生活的细节上,揭开历史的面纱,看一看神秘中国的精彩。每本书中围绕同一主题生发出的不同故事,就像几片相似的树叶,为中华历史的大树平添几抹生命的绿色。在这里,我们即将看到:秀丽的山川,古老的城镇,尘封的遗迹,神秘的陵寝;我们将接触到:奇石美玉,奇异建筑,珍贵遗产,传奇人物……
热门推荐
  • 约定的美好时光

    约定的美好时光

    年青的我们总是有着不如意,可是只要我们努力就会得到那所谓的幸福。
  • 误惹冷酷俊王爷

    误惹冷酷俊王爷

    一次误伤,带来另一个世界,寻寻觅觅无数回,是回到原点还是来到终点……
  • 妻约成婚:金主老公太放肆

    妻约成婚:金主老公太放肆

    她是他囚禁在身边的“罪犯”。“没有我的允许,你不许逃,不许和别的男人有一丝一毫的牵扯。”他鹰眸锐利,眼底的狠戾仿佛要将她淹没一般。她笑,不置一词。这个男人,在她十八岁那年杀了她的父母,夺走了她的清白,如今,还要把她捆绑在他的身边。“我爱你,你为什么就是不明白?”“爱?你这样冷血的男人,配说爱这个字么?”他要占有,她要复仇,两人都不惜一切代价,哪怕是双双坠入无间地狱——当她终于复仇成功的那一刻,她才明白,这一生,最爱她的人是他,只有他……这是一场绝密的宠爱,一场在绝望中筹备的盛宴。永远为期。
  • 中国货币政策传导机制理论与实践研究

    中国货币政策传导机制理论与实践研究

    本书在肯定近年来我国货币政策传导机制改革成果的同时,认为我国目前的货币政策传导机制不畅,影响了货币政策效应的发挥。然后分别从货币传导渠道和信贷传导渠道分析了当前中国货币政策传导机制存在的缺陷以及造成这些缺陷的原因。
  • 收阴术士

    收阴术士

    南收阴,北铲阳十二年前的冤魂缠身,牵扯出一代又一代人的恩恩怨怨湖底埋葬着的惊天秘宝,竟封印着千年蛇妖北极雪峰冰封着的巨人,颠倒了万年的神话迷途的黑白双子,揭露了不死不休的宿命纠葛天妖阁,死尸家族,亡魂街,冥月殿,其中究竟有多少不为人知的阴谋我,夏木,只想安静的做个普通人。然而,十二年前的冤魂缠身,却让我从此踏上了一条不归路......
  • 不愿错过你

    不愿错过你

    谁年少时,没有放弃过一段爱情?长大后才发现,我们放弃的,或许是自己的一生。爱情伊始,她犹豫不决,他却不惜抛却所有。决然分离,她抽身远走,他独自在原地徘徊。他们的再次相遇,是命运的玩笑,还是,有人不愿错过?
  • 白云去悠悠

    白云去悠悠

    少时初遇,便注定他是她的缘,她是他的劫。他清心寡欲一生无所求,遇见她,便注定他不能再做高高在上的仙界尊者。她成了他的奢求。她为应劫而生,身不由己。只是海棠花谢时,越过重山,越过云海,历经沧海桑田,荼蘼花能否再开?
  • 你我终年不弃

    你我终年不弃

    她平时调皮捣蛋,在冰淇淋店吃着美味的冰淇淋却还不忘多管闲事,遇见他后,她再也没有去过那家冰淇淋店。死而复生,她懂得了珍惜,遇见了他,再也没有从前的感觉,对此只有厌恶,他的后悔也改变不了结局,人生没有后悔药,且行且珍惜。
  • 官戏

    官戏

    自古文人高入仕,红袍乌纱肥肠肚。唱念做打终成器,酒精宦海逢官戏。奈何,奈何。锦衣怎遮虚日,红颜绿酒呈似。佛中自陈百年修缘之义。万花丛中唯有一枝独秀。怎渡?到头来原是空头白梦。
  • 价值投资的中国式守望

    价值投资的中国式守望

    本书概述价值投资法则内涵,分析价值投资成功案例,预测价值投资的中国背景,配置价值投资核心组合。本书旨在告诉读者:遵循价值投资法则,在伟大的中国投资时代买进中国最伟大的投资标的;用支付合理低价和长捂不放的方式提高投资利润,降低投资风险;运用价值投资法则点石成金,坐享其成。这是一本在中国长牛市和大震荡市道里不可不读的投资理财的必备参考工具书。