书城科普走向太空
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第14章 人类对宇宙不懈的探索(4)

失重的后果

失重不仅会给我们在太空带来不便,还会改变人们在地球上的日常生活习惯,会使人的器官发生变形。长脸变成圆脸,大眼睛变成小眼睛,肌肉也会变得松弛。尤其是腿部肌肉,因为得不到走路的锻炼,甚至会慢慢的萎缩。由于失重,脊柱不再承受人体向下的压力,椎骨间隙拉大,身高也会增加。

失重还会对人体内部器官产生影响,心率、血压、呼吸等,都会有不同程度的变化。

宇航员在太空的生活

宇航员在太空的生活是一件极其复杂的事情。由于在太空中,离开了地球的引力,所有物体都会处于一种“失重”的状态,任何物体都可能漂浮起来,“水往低处流”也不再是一件想当然的事情,因此,处理不好这些问题,就可能造成非常严重的后果。

下面,我们就来看看美国航天员面临的问题和解决之道的。

穿衣服

穿衣服对我们平常人而言是再正常不过的事情了。不过,对于航天员来说,可就不是件容易的事情。由于失重,衣服是没有重量的,实际上衣服是在漂浮中的,因此,无论是穿上或是脱下衣服,还是穿着时的感觉,完全是两样的。

航天员的航天服除了在舒适性和安全性上有特殊要求以外,通常和我们在地球上穿的没什么差别。例如,衣服必须由防火材料制作。当在失重情况下穿航天服的时候,航天员实际上就是在衣服内漂浮,只有当衣服碰触到肌肤的时候,才会感到是穿着衣服。

上厕所的问题

航天员在太空中大小便不是简单之事。由于在太空水不会往下流,因此要使用“抽气马桶”,靠气流将大小便带走。

在抽气马桶内大小便是分开收集的。马桶和一个塑料套相连,大小便后要快速关闭橡皮阀,使大便被气流导入不透气的橡皮口袋里,然后进入特制垃圾箱;尿被导入尿液储箱。

航天员在太空拉大便必须经过专门的训练,否则大便就可能从马桶中飘出来,在舱内到处乱飞,成为一场灾难。

恼人的个人卫生

关于刷牙的问题,美国人最初是用一种特殊胶姆糖经过在嘴内充分咀嚼来代替刷牙的,苏联的航天员则是用手裹着毛巾在口腔内按摩擦洗来代替刷牙。这两种方法很简单,但口腔中的细菌不易清除。

现在,每个航天员有一个装有牙刷、指甲刀、肥皂和除臭剂等各种卫生用品的卫生包。航天员使用特制的漱口杯,刷牙后的废水和泡沫要吐到卫生纸或毛巾上。

航天员刮胡子也不是一件乐事,因为刮下来的胡碴要飞起来的,一旦不慎胡碴落在空间中则很难清理。所以,他们使用一种密封式刮胡刀,它通过一条密封管同吸尘器联起来,吸尘器能把胡碴吸进废物处理箱中。

洗澡也是一个庞大的工程。由于洗澡设备体积太大,美国航天飞机和“国际空间站”上没有安装,所以航天员通常是用湿毛巾擦澡,并用一种不必用清水冲洗的洗发液。

清扫与运动

由于航天器座舱内的残渣、尘埃不会自动下落,而是到处乱飞、漂浮,所以打扫卫生时除用吸尘器外,还得用湿布擦拭舱内器壁和物体上的灰尘。如果遇上水珠、胡碴、饭碴、甚至粪便等垃圾不慎飞入舱内空间,就得大清理。这时航天员要戴上口罩、手套,穿上罩衣,用吸尘器吸,用湿布擦,才能把这些垃圾除掉。

在太空生活中航天员最喜欢进行体育锻炼,这样不仅能消遣,而且可使全身的肌肉有收缩运动的机会以保持体力。他们在跑台上跑步,用弹簧拉力器锻炼臂力,骑自行车功率计进行“越野”赛。航天员还喜欢穿上被称为“企鹅服”的服装,它能使你的肌肉处于紧张状态,只要动一下就得用劲,从而达到锻炼肌肉的目的。

太空步

我们都很熟悉太空步,不过都是以一种娱乐的方式来看待它。对于航天员来说,太空步就一点也不好玩了。在失重状态下,航天员由于没有重力,每走一步都基本无须承受自身和太空服装的重力,显得很轻松。但同时,因为与在地球上时行走感觉完全不一样,所以会显得笨拙一些。

而且,航天员并不是简单的进行太空生活,他们还要进行各种科学实验,使用各种科学仪器,长期的漂浮状态会使他们非常不适应,在关键时刻可能会产生不良的后果。

美国的航天员在进入太空之前,都要在特制的水池中进行模拟行走和操作仪器的工作,因为在水下,水的浮力和重力基本相当,所以感觉和太空中差不多,就算是实战前的练兵了。

星球大战——人类对外太空的争夺

星球大战场景的设想

在所有科幻电影中,星球大战是令人兴奋和想象的场景了,无数的空天飞船在太空中穿梭,携带激光武器的机器人冒死投入战斗,地面上发射的洲际导弹被太空的激光束所拦截,寒光闪过,一个侦察卫星化为灰烬……

然而,这些耸人听闻的传说并不是空穴来风,而是可以预见的未来。在人类对地球的争夺已经进入到极限的时候,对外太空的争夺已经提上了日程,并且在稳步的推进之中。有专家们预见,在几十年以后,人类就有可能在空间武器的研制方面取得进展,到那个时候,空间的争夺将异常激烈和凶险。

美国的星球大战计划

星球大战计划,也就是反弹道导弹防御系统之战略防御计划(简称星球大战或SDI),1985年1月4日由美国政府立项开发,定名为:反弹道导弹防御系统的战略防御计划,计划于1994年开始部署,于20世纪90年代宣布中止。计划的核心是以各种手段攻击敌方的外太空的外太空洲际战略导弹和航天器,以防止敌对国家对美国及其盟国发动的核打击。

计划的背景和目的

“星球大战计划”的出台背景是在冷战后期,由于苏联拥有比美国更强大的核攻击力量和导弹突防能力,美国害怕“核平衡”的形势被打破,需要建立有效的反导弹系统,来保证其战略核力量的生存能力和可靠的威慑能力,维持其核优势。同时,美国也是想凭借其强大的经济实力,通过太空武器竞争,把苏联的经济拖垮。

计划的概念和实施

计划由“洲际弹道导弹防御计划”和“反卫星计划”两部分组成。其预算高达1万多亿美元。拦截系统由天基侦察卫星、天基反导弹卫星组成第一道防线,用常规弹头或定向武器电磁轨道炮发射粒子束摧毁弹道导弹。

手段是攻击在发射和穿越大气层阶段的战略导弹;由陆基或舰载激光武器摧毁穿出大气层的分离弹头;由天基定向武器、电磁动能武器或陆基或舰载激光武器攻击在再入大气层前阶段飞行的核弹头;用反导导弹、动能武器、粒子束等武器摧毁重返大气层后的“漏网之鱼”。经过上述4道防线,可以确保对来袭核弹的99%摧毁率。同时在核战争发生时,以反卫星武器摧毁敌方的军用卫星,打击削弱敌方的监视、预警、通信、导航能力。

计划的终止

由于系统计划的费用昂贵和技术难度大,许多计划中的项目,如著名的“X-30”,“X-33”等最终无限期延长甚至终止。加上苏联后来的解体。美国在已经花费了近千亿美元的费用后,于20世纪90年代宣布中止“星球大战计划”。

运载火箭

什么是运载火箭

运载火箭由多级火箭组成的航天运输工具。用途是把人造地球卫星、载人飞船、空间站、空间探测器等有效载荷送入预定轨道。是在导弹的基础上发展的,一般由2~4级组成。每一级都包括箭体结构、推进系统和飞行控制系统。末级有仪器舱,内装制导与控制系统、遥测系统和发射场安全系统。级与级之间靠级间段连接。有效载荷装在仪器舱的上面,外面套有整流罩。

运载火箭是第二次世界大战后在导弹的基础上开始发展的。第一枚成功发射卫星的运载火箭是苏联用洲际导弹改装的卫星号运载火箭(见“人造地球卫星”1号工程)。到20世纪80年代,苏联、美国、法国、日本、中国、英国、印度和欧洲空间局已研制成功20多种大、中、小运载能力的火箭。最小的仅重10.2吨,推力125千牛(约12.7吨力),只能将1.48千克重的人造卫星送入近地轨道;最大的重2900多吨,推力33350千牛(3400吨力),能将120多吨重的载荷送入近地轨道。

主要的运载火箭有“大力神”号运载火箭、“德尔塔”号运载火箭、“土星”号运载火箭、“东方”号运载火箭、“宇宙”号运载火箭、“阿里安”号运载火箭、N号运载火箭、“长征”号运载火箭等。

运载火箭的类型

目前常用的运载火箭按其所用的推进剂来分,可分为固体火箭、液体火箭和固液混合型火箭三种类型。如美国的“飞马座”运载火箭是一种三级固体火箭。

按级数来分,运载火箭可以分为单级火箭、多级火箭。其中多级火箭按级与级之间的连接形式来分,分为串联型、并联型、串并联混合型三种。串联型火箭级与级之间的连接分离机构简单,其上面级的火箭发动机在高空点火。并联型火箭的连接分离机构较串联型复杂,其核芯级第一级火箭与助推火箭在地面同时点火。

苏联发射世界上第一颗人造地球卫星的卫星号运载火箭,就是在中间芯级火箭的周围捆绑了4支助推器。助推器与芯级火箭在地面一起点火,燃料用完后关机抛离。我国的长征二号E运载火箭则是一枚串并联混合型火箭,其第一级火箭周围捆绑了4枚助推器,在第一级火箭上面又串联了一枚第二级火箭。