太空環境與地球表面環境有很大不同,最顯著的是失重,人體所有與重力有關的感受都發生異常。此外,還有高真空、缺氧、極度的溫度變化、可怕的宇宙輻射、大量的微隕塵等,所有這些都會對人體産生致命危害。“神舟”五號飛船航太員在太空是如何生活的?記者為此採訪了我國航太專家,了解到航太員在太空的衣食住行醫。
1、衣:航太服總重10公斤
在太空穿衣服不僅是為了保暖、遮體,主要是為了保護生命。
航太服的功能是維持大氣壓力、提供氧氣、排除二氧化碳,防宇宙輻射、隔熱、防微隕塵,保護航太員在太空的生命安全。
航太服由特殊的服裝、頭盔、手套和航太靴組成。從功能上看,航太服有艙內服、艙外服兩種;從服裝內壓上看,有低壓服、高壓服之分;從結構上看,可分為軟式、硬式和軟硬結合的航太服。無論哪種航太服都由多層組成,必須相互連接形成一個整體,各層品質要高、重量要輕、厚度要薄,以免影響航太員的行動。
“神舟”五號使用的是艙內低壓航太服,大體分為4層:第一層為內衣褲,布料是純棉布;第二層是保暖層,它和內衣褲結合,選用太空棉製成;第三層為通風散熱層,由很長的微細管道連接在衣服上,在人體與外界隔絕的情況下,它可以把人體産生的熱、水和氣味帶出去;第四層是氣密加壓限制層,通過充氣加壓,使身體有足夠的壓力。艙外航太服還要加上真空隔熱層。
太空梭或飛船發射時,航太員必須穿上橘紅色的加壓服。它的主要功能是在航太器座艙發生故障而喪失壓力時,給航太員提供正常的大氣壓,幫助航太員安全返回地面;如果航太員降落到水中,它還能保暖防寒,而且橘紅色既醒目又防鯊。
進入軌道後,航太員的穿著比較隨意,可以是長袖服裝或短袖運動衫,甚至是短褲。在向地面報告工作時,他們會穿上較正式的飛行服。
進行艙外行走時,航太員必須穿上艙外活動太空服。它由特殊材料構成,可以防熱、防寒、防太空碎片、防宇宙塵、防輻射和提供氧氣等。活動服包括上身、手臂、下肢和頭盔等部分。航太員在艙外活動8小時,必須返回充電和補充消耗品。艙外活動服使用24次後,就要送回地面進行保養和維修。
中國航太員的首批航太服摸起來質感很好,既漂亮又精緻。整套衣服的主色調是乳白色的,局部位置鑲有天藍色的邊線。衣服心臟部位有一個可以擰動的圓形裝置,用來調節衣服內的壓力、溫度和濕度。衣服右腹部位置有一根細管,是航太員的通信工具;左腹部處有兩條管路,是給航太員供氧和排放二氧化碳的設備。這種航太服屬艙內航太服,除了頭盔和膠皮手套,整個航太服是用一種特殊的高強度滌綸做成的,能夠滿足航太員在飛行上升段和返回地面時的各種要求。
中國航太服是連體式造型,胸前有兩條呈V字形的拉鏈。打開拉鏈,將腿伸進去,便可循序地穿在身上。整套衣服重約10公斤,航太員在正常情況下穿戴整齊需要3分鐘時間。航太手套是按照航太員手的大小定做的,手套與服裝袖口用壓力密封分離環相連。航太靴由壓力靴和艙外熱防護套靴組成,其中壓力靴是服裝氣密加壓限制層的延續。航太頭盔由頭盔殼、面窗結構和頸圈等組件構成。頭盔具有減震、隔熱、消聲、通風、供氧等功能。
據專家介紹,一套航太服的價格與一輛豪華轎車差不多。
2、食:太空功能表80多道
特定的航太環境使航太員的口味要求變得非常特殊,吸收消化能力也受到一定影響。航太食品就是為適應這些特點而産生的。
航太食品必須包含足夠的、完善的科學營養,如人體每天所需的蛋白質、脂肪和糖等,並保證含有鈣、磷、鎂和鉀等主要無機元素,還要含有鐵、鋅、硒、碘等微量元素,以及維生素A、E和其他各種水溶性維生素。此外,航太食品要設法限制食物中的鈉、水和纖維成分,以減少航太員的大小便次數。
早期太空食品主要是糊狀食品、牙膏狀食品,由於口感不好、不易軟化、碎屑多,基本已被淘汰。如今,航太員的功能表上已有80多種可口的食品和飲料。
太空食品可分為日常功能表食品、應急供應食品和艙外活動食品,以適用、營養和方便為標準,主要有水果、蔬菜、乳製品、肉蛋類食品、零食、飲料、湯類和調味品等。
科學家們對航太食品進行了科學分類,大體分為6種:一是即食食品,是不需要加工,拿過來就吃的食品;二是復水食品,屬於冷凍乾燥食品;三是熱穩定食品,這類食品是經過加熱滅菌自理的軟包裝和硬包裝罐頭類食品;四是冷凍冷藏食品,這類食品是在地面上凍好帶進太空的,融化後可食用;五是輻射食品,經過放射線殺菌後的食品;六是自然型食品,地面上沒經過處理的食品,如新鮮水果、蔬菜、麵包、果醬等;七是復水飲料,沖劑或軟固體飲料。
在太空,航太員只需固定好身體的某一部位就可進餐,食品飄在空中,只要一張口,即可入嘴。另外,用匙比叉可靠,如用匙盛牛奶,如果拿匙的手左右晃動,牛奶是不會被晃出的,因為在微重力條件下,液體的運動只受表面張力、內聚力和粘著力的控制。
中國特色的航太食品除了種類繁多的魚、肉類罐頭,麵包等傳統食品已不多見,主食是脫水米飯、咖喱米飯等,全裝在銀灰色的袋子裏;菜肴也很豐盛,有魚香肉絲、宮爆雞丁等,甚至還有大蝦等海鮮。它們都是固態復水食品,航太員進餐時,只要將熱水倒進去即可食用。由於中國人愛喝茶,所以除了橙汁等常規飲料,冰紅茶、綠茶等時尚的現代飲料也一應俱全,不過它們不是液體的,而是小磚頭般的固體飲料。水果經過了特殊加工,把草莓、蘋果、香蕉、水蜜桃等水果在低溫下冷凍,去掉水分,再經過幾個程式的加工,橡皮般大小的凍幹水果便做成了。
據介紹,我國加工的航太食品在“神舟”三號飛船上,已作為特殊“乘客”上天轉了幾圈。經檢驗,這些美味可口的食品都經受住了太空環境的考核,就等著在“神舟”五號上為中國第一位航太員服務了。
3、住:蝸居雖小生活挺好
在太空的居住環境無法與地面相比,主要是空間狹小,美國第一艘載人飛船隻能容納一個人,艙內面積僅有1.7立方米,穿著太空服的宇航員半躺在裏面,身體幾乎不能活動。“神舟”五號的活動空間相對來説已變大了不少,但也不足6立方米。好在飛船在天上的時間只有幾十個小時,如果要在那樣的地方長期呆下去,宇航員就很難正常生活了。
隨著太空梭和空間站的問世,太空居住空間有了明顯改善,但與地面居住仍無法相比。
在太空微重力條件下,睡眠不受姿勢的限制,可以躺著睡、坐著睡、站著睡,甚至倒立著睡。在微重力條件下睡眠不需要床,你只要在居住艙中找一個角落,沒有噪聲和振動干擾,便可以舒服地睡上一覺。但在睡前一定要用一根帶子將自己固定起來,否則當你睡著後,由於呼吸的推力會將你的身體推到空中,在艙內飄來飄去,直到碰到某個物體把你撞醒。不過“神舟”五號不會有這種情況,因為空間有限,航太員基本固定在坐椅上。
航太員一般在睡袋或臥廂中睡覺,每天睡眠8小時,起床時,鬧鐘會將航太員鬧醒。有時地面控制中心會放“起床音樂”,有搖滾樂、鄉村音樂、古典音樂等。
航太員也要梳頭、剃鬚、刷牙、洗澡和上廁所等。理髮時,必須用吸塵器立即吸走碎髮,以免污染環境和侵害人體。洗頭則用一種不需要清水漂洗的洗髮劑。太空洗澡主要是“海綿浴”,只需一塊幹布和兩塊海綿布。失重條件洗澡,不需要太多水,因為極易粘在皮膚上的水不易流掉。目前,只有美國“天空實驗室”上有淋浴設備。
航太員在太空用的是抽氣馬桶,馬桶內不使用水,而是氣,上廁所要將自己固定好,臀部要貼緊馬桶邊緣,如果馬桶內部與外邊不能完全密封,氣流便不能將大小便帶走,大小便會飄逸出來。航太員用水很節約,水源主要是呼吸産生的濕氣,經過再生處理,供給航太員使用。
在太空,航太員的氧氣保障十分重要。短期飛行的宇宙飛船供氧氣源是從地面帶到太空的,其儲存方法有三種:一種用高壓氣態儲存;另一種是用低溫超臨界液體儲存;第三種方法是固態儲存,它利用含氧化合物的化學反應放出氧氣。目前,俄羅斯和美國都是使用以上三種方法保證航太員的供氧。
在太空中保證對航太員安全供氧,必須消除有害氣體。根據國外發射的航太器檢測結果,艙內有300多種污染物,但絕大多數濃度非常低,不足以造成對人體的危害,其中最大量的是二氧化碳,這是人體呼吸的産物。要消除二氧化碳氣體,可採用活性碳法、超氧化物、無水氫氧化鋰等方法吸收二氧化碳和其他有害氣體,保持空氣的清潔。
4、行:宇宙空間的真正飛人
航太員離開載人航太器乘員艙,進入太空的出艙活動稱為太空行走。太空行走需要進行複雜的準備過程。
首先,航太員需要吸氧排氮,同時戴上供氧面罩,吸氧完畢,再穿戴太空服。因為艙內是氮氧混合氣,太空服內是純氧大氣,如航太員突然進入,容易産生減壓病。一般情況下,在吸氧排氮之前,可通過適當增加座艙氧氣濃度,降低座艙大氣壓力,縮短吸氧排氮時間。
航太員穿戴太空服必須在氣壓過渡艙內進行,其目的是防止座艙在航太員出艙時發生突然減壓。穿戴完畢,過渡艙通往座艙的門關閉,然後打開通往太空的門,航太員開始太空行走。
其實太空行走也可稱為太空飛走,因為在失重條件下,只要航太員碰一下艙體,就能飛起來。
艙外行走有兩種方式,一種用早期研製的“臍帶”與乘員艙連接,航太員所需的氧氣、壓力、電源和通訊都通過臍帶由“母”載人航太器提供,由於臍帶長度有限,航太員只能在附近活動。另一種是靠裝在航太服背後的攜帶型環控與生保裝置以及載人機動裝置,這樣航太員可以到100米外活動。載人裝置像背包,航太員通過手控器控制其高壓氮氣從安裝在不同部位的推力器噴出,從而改變飛行速度、方向和姿態。
太空行走的目的一般是維修航太器、安裝太空大型設備、從太空梭上發射衛星、進行各種科學研究等。因此,太空行走是航太員完成任務的基本手段。
前蘇聯航太員列昂諾夫在“上升”號飛船飛行期間完成了20分鐘的太空行走,成為第一個在太空行走的航太員。3個月後,美國航太員懷特在“雙子星座”4號飛行中,進行了36分鐘的太空行走。目前,太空行走時間最長的人是歐洲航太局的航太員尼可勒,他在“發現”號太空梭飛行中,曾完成8小時10分鐘的太空行走。在國際空間站的組裝過程中需要大量的太空行走,根據國際空間站的組裝計劃,在1998年到2005年間,航太員要完成160次太空行走,在太空停留時間的總和是960小時。
據悉,此次我國“神舟”五號的航太員沒有太空行走的任務。
5、醫:地面“華佗”保駕護航
太空環境極其惡劣,各種環境因素都可能對航太員的健康帶來危害。因此,在載人航太的全過程中,航太專家們要對航太員進行醫學監督與醫學保障,確保航太員的身體健康與安全,提高其工作效率,幫助航太員圓滿完成航太任務。
航太員暢遊太空必須始終保持高度警惕,因為太空中存在很多隱性“空敵”。這些暗處的太空殺手對航太員的安全時刻構成威脅。主要的“空敵”有6種:
——航太輻射。它主要分為電離輻射和非電離輻射,前者主要有銀河宇宙輻射、地磁捕獲輻射和太陽粒子,後者主要是光輻射和射頻輻射。航太輻射因其嚴重的損傷性而備受重視。其防護主要從防護材料、發射時間、太陽粒子預報、航太員的抵抗能力、藥物等方面來考慮。
——乘員艙化學污染。它輕則使航太員産生刺激感,影響工作和生活品質,重則影響航太員的健康甚至中毒死亡,一般來源於航太員的代謝揮發物、乘員艙非金屬材料的脫氣和燃燒産物、有毒化學品的存放容器或管道的泄漏物、食品和生活用品的揮發物、大氣懸浮顆粒等。現在主要通過飲食、選材、預處理、凈化等措施來解決。
——溫度驟變。它是指發生意外事故造成座艙內或服裝內的溫度較大幅度地上升或下降,導致溫度環境變化太大。這容易導致航太員精力分散,耐力降低,工效下降,直至危及生命安全。其對抗與防護主要從選拔航太員、改善系統性能、航太服、提高航太員素質等方面考慮。
——航太噪聲。它在發射段由火箭發動機噪聲和空氣動力噪聲形成;在軌道段由生保裝置、姿控裝置和電子儀器設備噪聲形成;在返回段由空氣動力噪聲形成。航太噪聲會對航太員的聽力、情緒、語言通信、工作效率等造成影響。目前主要防護辦法是安裝隔聲、隔振和吸聲裝置。此外,航太員身上還有專門的防護工具,如耳塞和耳罩等。
——航太振動和衝擊。載人航太從發射到返回,所經歷的振動和衝擊是不同的。在上升段,火箭推進系統和氣動力産生振動,發動機點火、關機、分離、解鎖等引起衝擊;在軌道段,只有部分動力系統會産生很小的振動,飛行器只有與其他航太器、星體或空間垃圾偶然相撞才産生衝擊;在返回段,再入大氣層會受到減速衝擊和開傘與著陸的振動與衝擊。它們會影響人的視覺、通話、操作能力等,甚至會産生機械性損傷。目前主要通過配備束縛裝備、保持正確姿勢、規範通話語句、採用個人防護裝備等措施減振和防衝。
——超重和失重。超重對航太員的呼吸、視覺、心血管系統、中樞神經系統産生影響,主要通過降低發射段與返回段的過載、避免失控應急過載、耐力訓練、航太員選拔等措施解決。失重對血液、骨骼肌、心血管系統、免疫系統、體液調節系統等産生影響,還會引起航太運動病,主要通過選拔、飲食、訓練、睡眠、藥物等手段進行防護。
為了對付“空敵”,必須建有航太員醫學監督體系。
醫學監督主要用來監護航太員在航太全過程中的健康狀況,監督涉及航太員健康和安全的設備運作情況等。它一般分為飛行前、飛行中和飛行後三個階段,飛行前尤其是訓練時期的監督,主要是了解與掌握航太員心理與健康狀況、生理變化特點與規律以及航太員的各種表現等,同時在即將飛行前,還要對航太員和各種物品、裝備進行全面醫檢。
飛行中的醫學監督難度大,主要靠遙測、航太員的自測與互測和通訊系統傳送醫學資訊和數據。航太醫師通過地面站的醫監臺,監視從太空發回的航太員身上的各種生理數據,並通過電視與航太員直接對話,對其身體狀況作出綜合性判斷和預測,同時航太員還得定期向地面彙報身體狀況。飛行監督的目的總的來説是決定航太員能否繼續飛行。飛行後的醫學監督主要是進行檢疫監督、康復監督等。
為了使航太疾病得到及時治療,在載人航太器中的藥箱裏,針對可能發生的疾病準備了大量藥品,如抗運動病藥、鎮靜催眠藥、止痛藥、抗過敏藥、止瀉藥、止咳藥、消毒藥、止血創傷膠布和壓迫繃帶等。
飛行中的醫保很關鍵,航太員在太空越長,發病率越高,必須定時監測他們的生理反應,對可能發生的疾病提出防治方案,合理安排飲食起居和工作,保證7至8小時的睡眠。航太員還得堅持體育鍛鍊,積極預防和治療航太疾病,常用的鍛鍊器材有跑臺、健身自行車等。
飛行後的醫保工作是對航太員進行著陸現場醫學處理,送回駐地進行檢疫和體檢,合理安排生活和日常活動,加速適應地面環境,未發現異常或疾病,便可轉入日常醫保工作。
“神舟”五號航太員的太空生活已經作了週密安排,航太員完全可以在太空進行一次愉快的旅行。
性愛失重 太空性愛成為被刻意忽略的話題
儘管國際空間站自1998年升空後,很少聽到有關宇航員在逾300公里高空做愛的傳言,但隨著留在太空站上的時間不斷增長,宇航員耐不住寂寞乃至體內荷爾蒙煎熬的可能性是存在的。而且,執行太空任務的宇航員在國際空間站停留的時間也足夠演繹太空羅曼史了。
美國航空航太局一直對其宇航員的性愛話題諱莫如深,但不少宇航員對此卻坦誠得多。曾在“和平”號宇宙飛船上呆過14個月的瓦萊裏·波爾雅科夫,返回地面後被問及在太空最想做什麼時,看上去精力旺盛的他一臉怪笑地答道:“我最想做什麼,那還用問?!”
美國《探索》雜誌《太空飛行史季刊》其中一篇文章,探討了美國及俄羅斯太空項目的性愛問題。此文敘述了一些鮮為人知的趣事,包括過去在“和平”號空間站拍攝性愛紀錄片的計劃、有關兩位俄羅斯宇航員“通姦”的指控、以及在太空任務中曾經觀看的色情錄相。
《探索》的編輯承認,太空性愛對於一家學術雜誌是一個新鮮話題,並認為此文章從歷史及人文角度討論太空飛行的心理及社會問題,提供了新視角。他説:“性愛及兩性關係只是作者討論問題的一部分,而所有這些無論過去或是將來,都將是人類太空飛行中面臨的問題。”文中還指出一個顯而易見的事實:如果人類在地球上需要性愛,那在太空也一樣。而這正是美國航空航太局刻意忽略的一個問題,至少在公開場合如此。即使在美國,性也是一個引起爭議的問題,所以航空航太局公關官員對於太空可能發生的出格問題絕口不提。
美國航空航太局前顧問哈裏·斯泰恩在書中提到,亞拉巴馬州亨特茨維爾縣的馬歇爾太空飛行中心有一個無浮力罐,除了用於訓練禦寒外,也正式及非正式地用於確認人們是否可以在零重力狀態下做愛。據斯泰恩説,這是可能的,但很困難。如果有第三者在場,抓住其中一位,在零重力狀態下做愛會容易些。
法國宇航員皮埃爾·科勒在他1996年的書《最後任務》中宣稱,1996年太空飛行任務中,在美國航空航太局資助下,宇航員進行了性愛實驗。科勒在書中生動描述了鬆緊帶及膨脹軟管,這遭到美國航空航太局的堅決否認。後來真相大白:他的描述起源於一首打油詩。此打油詩在不同因特網新聞組及網站間廣為流傳,而《最後任務》一書現已脫銷。
而俄羅斯對於太空性愛的態度更為開放,他們的一個太空醫學及生物的領先研究機構,數十年來一直從事有關太空生物的性研究。
《探索》雜誌的文章為那些具有科學興趣的人提供了一些小道消息,其中包括宇航員艾倫·比恩的評論:機組成員全由男性組成有助於避免嫉妒,而由男女混合的機組成員將面臨此問題,因為並非所有人都在參與。《探索》也澄清了一些廣為散佈的關於太空性愛的傳聞,如瓦勒裏·弗拉基米諾維奇·波爾雅科夫和葉琳娜·弗拉基米諾夫娜·康達科娃是第一對嘗試零重力狀態性愛的宇航員;而且由於他們兩人當時各自都已結婚,又曾被指責為第一對太空“通姦者”。
波爾雅科夫和康達科娃在1995年執行太空任務時,很多報紙報道了此消息,其中以歐洲報紙為主。但《探索》雜誌指出,波爾雅科夫後來説,除了工作關係之外,他和康達科娃沒有任何往來。
《國際先驅導報》2003年10月
|