太空人如何吃穿住行?--透視宇航員的太空生活

吃——最容易的事變得複雜奇妙

吃飯、喝水對於生活在地球上的人來説,是一件再平常不過的事了,但在失重環境下的太空生活,宇航員的飲食就變得十分複雜而且特別奇妙。可以説,宇航員的營養需求、食品製備、供給和他們的進食方式等都有一定的特殊性,與他們在地面生活的飲食有著很大的不同。

航太食品從本質上講與地面普通食品是一樣的,都是為人體提供能量和營養。但為了節省飛船的空間和發射時的有效載荷,宇航員攜帶的航太食品應盡可能重量輕、體積小。如營養好的幹化餅乾和幹化香腸,吃時用水泡一下,即可恢復到與新鮮食品相近的味道。航太食品除了要能經受住航太特殊環境因素的影響,如衝擊、振動、加速度等的考驗而不失效外,還必須針對宇航員在失重條件下生理改變的指數對膳食的營養素作適當調整,如肌肉萎縮就要求食品必須提供充足的優質蛋白質;骨質丟失則要求食品提供充足的鈣以及適宜的鈣磷比例和維生素等。

宇航員在航太飛行活動中如何進食,對他們來説是一個不小的考驗。在失重條件下,一杯盛滿水的杯子朝下朝上放都一樣,杯子裏的水不會自動飄浮或灑落出來,如果放在桌子上,杯子會連同水一起飛起來。所以説,宇航員在地面上原有的吃飯、喝水習慣到了太空就完全不能適用了。一般來講,各種食物、零件、用具等都是固定好了的。宇航員從食品櫃裏拿出食品後,要把裝食品的複合塑膠膜袋剪開一個小口,把叉子和筷子伸進口袋裏叉著往嘴裏送。為了防止食品碎屑到處飄飛,影響宇航員或設備的正常工作,這種食品往往都用小包裝,製成與口大小相近的方塊、長方塊或小球狀的“一口吃”食品,吃時不必再切開。如果宇航員要喝水,吃湯、羹、汁、果醬時,直接從塑膠口袋或牙膏狀的軟鋁管裏,一點一點往嘴裏擠就可以了。

隨著火箭技術的發展,宇航員從地面帶去的食品可以豐富些了。如濕食品或半濕食品的帶汁火雞、牛肉等,它們的水分含量和地面吃的正常食品相同。現在,宇航員們在太空艙裏已經可以使用微波加熱器來烘烤食物了。這種微波加熱器與地面上使用的加熱器有所不同。它上面有一些特製的凹進去的小格。為了防止加熱時食物飄浮起來,需要加熱的食物都必須固定在這些小格內,插上電源後,一會兒就可以將食物加熱到可口的程度。有了它,宇航員們就可以品嘗到熱烘烘、香噴噴的紅燒牛肉、炒蛋、豬排等食物了,其口感與在地面沒有多大區別。

穿—一件衣服價值千萬美元

人們對於服裝的認識往往只局限于其蔽體、保暖、美觀、大方等特點,可是當人類進入太空就會發現,航太服的作用早已超出了傳統範疇。因為,太空接近真空的壓力環境、極端的溫度環境,缺乏生命所需的氧氣,空間隕塵、空間碎片和空間輻射的威脅等,都需要航太服為宇航員在太空的生活和工作,提供一個良好的防護和保障系統。

航太服按功能可分為艙內航太服和艙外航太服。艙內航太服用於飛船座艙發生泄漏、壓力突然降低時,宇航員及時穿上它,接通艙內與之配套的供氧、供氣系統,服裝內就會立即充壓供氣,並能提供一定的溫度保障和通信功能,保證宇航員在飛船發生故障時能夠安全返回。而艙外航太服則更為複雜。它是宇航員出艙進入開放的宇宙空間進行活動的保障和支援系統。它不僅需要具備獨立的生命保障和工作能力,包括極端熱環境的防護和人體平衡控制、氧氣供應和壓力控制、服內微環境的通風凈化、測控與通信系統、電源系統以及宇航員視覺防護與保障,而且還需具有良好活動性能的關節系統以及在主要系統故障情況下的應急供氧系統。艙外航太服結構上由微流量防護層(外罩)、真空隔熱遮罩層、氣密限制層、通風結構和液冷服等組成,猶如一個獨立的生命保障系統。一套艙外航太服系統通常比一個健碩的人還要重許多。它的價格自然也不菲,目前研製生産一件艙外航太服要花費上千萬美元。

談到航太服,不能不講一下“太空噴氣背包”。這種背包高約1.25米,寬約830毫米,總重150公斤,內裝12公斤液氮,共有24個噴嘴。它像一把沒有坐位的椅子,安在宇航員的背上。宇航員可以通過扶手上的開關控制24個微型噴嘴,噴射出背包裏的壓縮氮氣,從而形成各個方向大小不同的反推力,實現不同方向的移動。有了這種噴氣背包,宇航員就能在茫茫太空中隨心所欲地翻筋斗、旋轉,向上、向下、向前、向後地自由移動了。

住——密艙生活考驗技巧

宇宙環境是極為惡劣的,對人體有害的主要因素是高真空、高缺氧、宇宙輻射、溫度差異等。在這樣的環境中宇航員是無法生存和工作的。於是,科學家研製出了一種與外界隔絕的密閉環境座艙用來保護宇航員。

供宇航員居住、生活和工作的密閉艙是宇宙飛船上的一個主要部分,是保證宇航員身體健康的環境控制與生命保障系統。生命保障系統最為重要的是供水系統。它的主要任務是供給宇航員生活用水和飲食用水。密閉艙是一個狹小的環境,必須對不斷産生的污染物加以凈化,以維持艙內空氣新鮮,保證宇航員的身體健康。

由於失重飄浮,宇航員行動起來不像在地面上那樣自如,坐立不穩搖搖晃晃,稍一抬頭仰身就有可能來個大翻身,彎腰時又可能翻筋斗,所以一切動作都得小心翼翼。航太飛行中,睡袋一般固定在飛船內的艙壁上。在失重時分不清上和下,站著躺著睡都一樣,所以宇航員既可以靠著天花板睡,又可以筆直地站著靠墻壁睡,只要他高興。為了防止無意中觸及開關,他們睡覺時必須把雙手束在胸前。宇宙空間中的睡覺姿勢很特殊,失重時,身體完全放鬆會自然形成一種弓狀姿勢。在空間軌道站上,宇航員已可享受分隔式臥室和床,但他們在睡覺時必須把自己捆在床上,以免翻身時因失重而飄離。

另外,在宇宙中航行的宇航員和地球上的人一樣,也需要有個人清潔衛生的處理,如刷牙、洗臉、洗澡、大小便等等,但這一切都需要有特殊的設施和技巧。比如在失重時刷牙,牙膏泡沫很容易飄浮起來,水珠在艙內飛飄,會影響人的健康和儀器正常運轉。為防止這個問題,美國採用一種特製的橡皮糖,讓宇航員充分咀嚼以代替刷牙,達到清潔牙齒的目的。宇航員洗澡時,需要將耳朵塞上,帶上護目鏡,就像潛水員一樣。當人進入浴室,還要穿上固定的拖鞋,這樣就不會飄浮起來了。美國“奮進”號穿梭機上裝備有一种太空馬桶,造價高達2340萬美元。這種馬桶可貯存處理更多糞便,有獨立的尿液分離器,可將尿和糞便分開處理。馬桶上的氣流導引裝置,解決了失重條件下人體排泄的困難。

行——防止成為茫茫太空的人體衛星

1965年3月18日,蘇聯宇航員列昂諾夫離開“上升”2號飛船密閉艙,係著安全帶第一次到茫茫太空中行走,開創了人類太空行走的先例。然而太空行走與人們在地面上的行走不能相提並論,其困難程度是常人難以想像的,需要諸多的特殊技術保障措施。

由於太空處於真空狀態,沒有大氣層的保護,溫度變化也很大,太陽照射時溫度可高於100℃,無陽光時溫度可低於-200℃,同時還存在著能傷害人體的各種輻射和微流星體,因此在太空行走時,必須身穿特製航太服。同時,由於宇宙飛船、空間站、穿梭機這些載人航太器密閉艙內的人造氣壓、空氣組成基本與地面相同,故人體內吸有一定量的氮氣,而航太服內的氣壓較低,僅為大氣壓的27.5%,宇航員如果猛然出艙,遇到低的氣壓後血液供應會較差,溶解在脂肪組織中的氮氣游離出來卻不能通過血液帶到肺部排出而形成氣泡,因此可能造成氣栓堵塞血管,引發嚴重疾病。所以宇航員出艙前需要吸取純氧將體內氮氣排出,以免隱患。

在太空行走的宇航員圍繞地球高速運行時,在廣袤的空間中沒有參照物,無法分清物體的遠近大小、速度快慢,如無保險措施,就可能會丟失在茫茫太空中而成為人體衛星。再加上載人航太器和自己都在運動,宇航員有時會被搞得暈頭轉向,亦有可能出現危險,所乙太空行走需要採取保險措施———身係安全帶。安全帶猶如嬰兒的臍帶將宇航員與航太器連接起來,以防宇航員在太空中走失。1984年2月7日,美國的“挑戰者”號穿梭機在進行第11次飛行時,宇航員布魯斯麥坎德里斯穿著一種帶助推裝置的航太服,首次在不係安全帶的情況下在太空中自由行走了95分鐘,捕獲了已經停止工作的“太陽峰年”號人造衛星,並對其進行修理,排除故障後又將其重新送回軌道。布魯斯完成了穿梭機首次捕獲衛星的任務。這次太空行走也為人類在太空中的活動開創了新的天地。但為了保險起見,現在宇航員仍被要求係安全帶。萬一宇航員不能自己走回穿梭機,可以用牽引纜索把他拉回來。

太空生活看似有趣,實際上是對宇航員生存技巧的一大考驗。看來要做個太空人,享受一下與地球人不一樣的生活,還真不是件容易事。(張國權)

《中國國防報》 2003年10月14日


版權所有 中國互聯網新聞中心 電子郵件: webmaster @ china.org.cn 電話: 86-10-68326688