书城童书太空知识探秘
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第16章 摇太空探索中的知识(2)

太空旅馆的设计、建设和使用,将为大规模太空城的建造,开辟一条更加宽广的道路。地球是人类的摇篮,但是,人类总不能永远生活在摇篮里啊!按照眼下地球人口的发展速度,到2035年,将达到100亿。那时,地球上人类的食物、能源和居住等都将出现巨大的困难。为了生存和发展,人类将不得不离开地球这个世代生活的大摇篮。

开发太空的旅游资源

遨游太空一直是人们的梦想,2001年5月美国富翁蒂托的太空旅游为人类实现梦想打开了一个全新的领域。2002年5月5日,世界上第二位太空游客——南非的沙特尔沃斯,在国际空间站进行了10天的太空之旅后,乘俄罗斯的联盟TM33飞船安全返回地面。继这两次成功的太空游之后,想圆太空旅游梦的人越来越多。众多的大明星、大富翁正在为成为第三名太空游客而努力。

他们俩人的太空旅费都是2000万美元。

在众多角逐者中,曾执导过《泰坦尼克号》《阿凡达》等多部著名影片的美国导演詹姆斯·卡梅隆从2001年就开始酝酿进入太空,还打算到国际空间站拍一部反映太空生活的资料片。为了能去太空一游,他已于2001年投入太空训练。

另一位候选人也是演艺圈的大腕,那就是美国摇滚巨星兰斯·巴斯,他也表示,准备成为游太空的第一艺人,一家公司宣布将出资赞助兰斯·巴斯前往国际空间站进行太空之旅。目前兰斯·巴斯已经完成了第一轮太空训练,现正与俄航空航天局进行飞行谈判。还有演艺圈的马克·伯内特,他本人曾是一名英国伞兵,并制作了热门电视连续剧《生存者》。他说他不仅想上太空,还要在太空上演《生存者》的片断。与此同时,有可能成为第三位太空游客的还有美国宇航局前官员加弗、拥有博士学位的波兰富豪菲莱谢克·查尔奈茨等。有关方面分析,决定谁将成行的关键因素将不再是金钱,而是身体素质和训练成绩。

继这些名人之后,太空旅游实际上已呈热门之势。近年来,富裕阶层的人们乐意花费大笔的金钱进行狩猎旅行。可以说,没有哪一项探险活动能在刺激程度上或花费方面比得上一次太空之旅。有关方面预计,随着第二位自费旅游者成功的太空之行,太空旅游可能成为21世纪最时尚的旅游项目。促使蒂托登上国际空间站的美国太空探险公司,2001年6月正式推出“亚轨道宇宙飞行”旅游项目。2001年10月,日本近畿旅行社设立的首家“太空旅游俱乐部”正式开展各种活动,该俱乐部刚一正式募集会员,就有50多人报名参加。2002年4月27日莫斯科时间11时57分(北京时间15时57分),载有世界上第二位太空游客、南非富翁马克·沙特尔沃思的俄罗斯“联盟TM—34”号宇宙飞船与国际空间站对接。2005年俄罗斯时间10月1日上午9时55分(北京时间中午11时55分),俄罗斯“联盟TMA—7”宇宙飞船顺利升空。飞船上的美国富翁格雷格·奥尔森由此成为全世界第三位太空游客。莫斯科2006年9月20日电(记者刘洋)莫斯科时间20日12时9分(北京时间20日16时9分)左右,随着“联盟”飞船舱门被打开,世界首位女太空游客阿努谢赫·安萨里与同行的俄美两名宇航员顺利进入国际空间站。2007年莫斯科时间9日23时11分(北京时间10日3时11分),搭载着两名俄罗斯宇航员和世界第5位太空游客、美籍匈牙利裔亿万富翁查尔斯·希莫尼的俄制“联盟TMA—10”载人飞船与国际空间站成功对接。至此,希莫尼正式成为第5位自费太空旅行的游客。

太空生活中面临的困难

太空生活不同于在地球上生活,宇航员要想胜利完成任务,面临的实际困难是多方面的。行走、睡觉、吃饭、游泳,这些在地面上看起来很普通的事,在太空却变得分外奇妙和艰难。

先来看“潇洒”太空步。没有重力,宇航员在太空宛若飘浮于水中的鱼,稍加一点支撑力,便可以游来游去,但他不会前进,反而会滚起来,前滚翻,后滚翻,翻一串筋斗。想向前走,必须有一个支撑点加上外力。因为没有重力,在太空中搬重物毫不费力,美籍华人宇航员王赣骏曾用一只脚钩住400千克重的仪器自由转动。人在太空中的行走自由自在,在地板、天花板、舱壁上走都得心应手。要想使人固定下来,必须穿一种特制的太空鞋,这种鞋的鞋底可以连在地板三角空格上,走起来能够固定人的身体。

再来看睡觉有多难。宇航员在太空一般都睡不好觉,原因是多方面的。首先是人体生物钟被打乱。在地球上,人们普遍“日出而作,日落而息”,一个昼夜24小时。而在太空,90分钟左右航天器就绕地球一圈,所以一个昼夜只有90分钟。但是宇航员仍保持着在地球上的生活规律,即仍以24小时为周期安排作息时间,为了不使快速的昼夜交替影响宇航员的睡眠,他们睡觉时必须戴上眼罩,或用灯光强弱来模拟地面上的昼夜变化。其次是仪器设备工作时产生的噪声和静电发出的响声对人的影响。为此,宇航员睡眠时必须戴上隔音帽,地面上也会暂时停止与宇航员的无线电联系。同时采取轮流工作制以保证每个宇航员的睡眠。第三是宇航员所处的环境。处于失重的环境中,宇航员睡觉时会觉得头和躯干像分开了一样,飘浮式的睡眠常常使他们感到恐惧,因为身子底下空荡荡的,没有支撑,犹如掉入了万丈深渊。据说有一位前苏联宇航员睡觉时,把手臂伸在睡袋外面,醒来时发现两只手向他飘来,吓了一大跳。在太空的宇航员什么地方都可以睡,飘在空中可以睡,靠着舱壁可以睡,绑在床上也可以睡。但在飞船速度发生变化或振动时,飘着睡觉容易出事故。所以最好的方法是把睡袋固定在床上或舱壁上,宇航员钻进睡袋内,拉上拉链,并固定住腰部。

最后来看最麻烦的淋浴。对宇航员来说,在太空洗澡是件最麻烦的事,他们不可能像在家中那样天天来一次淋浴,因为在空间站水是很宝贵的,洗一次澡代价很大。所以一般隔一个星期才能淋浴一次。宇航员在太空洗一次澡要花费不少时间。淋浴时,先跨进一个直径约1米的圆环中,然后拉起圆环,连着圆环的折叠布筒像手风琴的风箱一样伸开,把圆环固定在天花板上,人就完全被罩在里面。打开水龙头前,宇航员必须把双脚固定好,否则飘浮着的身体被水一冲就会翻筋斗。然后,宇航员戴好呼吸罩和护目器,因为在失重状态下,水会呛伤人,甚至把人溺死。这些准备工作完毕后才可以打开喷头,水珠便流在布筒上和身上,然后四处飘飞。水是定量供给的,宇航员擦身时必须关上喷头,擦好后再用剩下的水冲洗。洗过澡的污水不会自动往下流,需要开动水泵把水连同空气一起抽走,附在布筒上的水球要用吸尘器一点一点吸走。通常宇航员洗澡的时间只需15分钟,清理污水的时间却要1个小时。

在太空中如何睡觉

在地面生活的一套方法拿到太空上肯定是行不通的,在天上生活跟地面差别最大的要算是睡觉了。宇宙飞行中的人,在没有重力、空间狭小、几个人轮班工作的载人航天器中睡眠,不仅与地面上不同,而且还十分有趣。人在地面时,最舒服的方式是躺在床上睡觉,但在太空中可以选择的睡眠姿势就很多了。

在失重环境中,你可以躺着睡,坐着睡,站着睡,飘着睡,甚至倒立着睡。只要在居住舱内随便找个角落,没有噪声的干扰,就可以舒舒服服睡上一觉了。

不过一定要记得,为了安全起见,睡前要将自己固定在仓壁上或床板上,以免因空气流动而到处飘动,也可以避免飞船有速度变化和振动冲击时撞在仓壁上,这样不仅会撞坏设备或碰到仪器开关,而且可能伤及身体。

在载人太空探索的初期,太空人的睡眠条件不像现在这般好。那时太空人只能在座椅上睡觉。为了防止手无意中碰到附近的仪器,睡觉时要求把双手束在胸前。后来,随着载人太空船的体积增大,睡眠条件才有了改善。科学家为太空人设计了多种样式的睡袋,有长方形的,也有椭圆形的,有水平放置的,也有垂直放置的。因为在失重条件下,无上下之分,躺着睡和站着睡感觉是一样的。由于人类已习惯于在地球重力环境中睡眠,即睡眠时身体的重量总是在床板上,如果没有这种重力,就会产生飘飘然的自由下落感,很不舒服。一名美国航天员曾这样描述过—“当你在睡眠中发现身体下面没有任何支撑的东西时,会有一种掉进万丈深渊的感觉。”因此,一般在睡袋的中部有一条皮带,将皮带扎紧,对人体形成压力。后来用改进的双层睡袋,充气后睡袋被绷紧,对人体施加一定的压力,这不仅可以消除自由下落感,而且可以改善胸部的血液循环。虽然在太空中睡眠时,实际上不需要床铺,但在航天飞机和早期的天空实验室中,还是专门为航天员们准备了床铺。这些床铺有些像火车卧铺车厢的铺位,床上有褥子和睡袋。就是为了解决航天员的习惯问题。

在失重时,反正分不清上和下,站着、躺着睡都一样,因此航天员有的愿意在驾驶座椅上打盹,有的在睡袋里休息,或者躲在两层夹板中间的空格子里睡觉,当他们在下铺睡觉的时候,总觉得与在床底下睡一样。睡袋,也可以称为睡眠限制器,它可以防止航天员在睡眠中自由飘浮。在失重时如果不用睡袋或不把睡袋固定在仓壁上,人体自由地睡下,说不定当你熟睡正在做梦时飘浮起来,就真正成为梦游神了。当然,在这种特殊情况下,不少平时在地面上只能想象的“奇异”睡眠方式也一一由勇于接受挑战的太空人所实现。例如曾经有太空人只用一根绳子将睡袋的一端吊挂在仓壁上,另一端由它在半空中飘来飘去。

每次睡眠有45分钟的床铺准备时间,上床前先把靴子和外衣脱下,放在各自的衣柜里。钻进睡袋后,把前面的长拉链从脚处拉到胸前,然后系好固定的安全带。水平床有活动板条,垂直床有一织物窗帘相隔。7名乘员同时睡眠时,另外3人可用睡袋站着在衣柜里睡,或在储藏室的柜子里睡。飞船中的仪器设备运行时,总产生一些噪声,如果你想清静,可以带上面罩和耳罩。7人中一定要有一人戴上耳机值班,以接受来自地面的呼唤和警报。航天员在太空中睡眠时间的安排跟地面的也有所不同。他们不能根据白天和黑夜来确定作息时间。

因为目前的载人航天器,一般约90分钟绕地球一圈,白昼和黑夜各45分钟,也就是说一天24小时有16个昼夜交替变化,在8小时的睡眠中有5~6次昼夜交替,这对习惯于在黑夜中睡眠的地球人来说很不习惯。因此白天和黑夜已失去作为安排作息时间的参考价值。航天员一般根据工作安排作息时间,按规定一般睡8小时左右。为了保证睡眠质量,一般在睡眠时带上眼罩。更先进的方法是设置专门的卧室,用灯光的亮度变化来模拟地面上的昼夜节奏。

和在地球上一样,他们可能在睡觉中间起床上厕所、沉睡不醒或眺望窗外。

在他们睡觉时,他们所做的好梦和噩梦都被记录下来,有些还记录太空中打鼾的情况。做梦是随睡眠而产生的心理生理现象,人人都会做梦,但为什么会做梦,梦的本质是什么,做梦是否影响身体健康,迄今没有一个科学的、权威的答案。科学家曾经希望通过研究航天员的太空睡眠和太空梦来揭开这个谜。20世纪70年代,美国航天医学专家对航天员的睡眠曾进行过监测,了解到太空睡眠与在地面上一样分为6个阶段,不过较深度的睡眠阶段更长,醒来的次数较少,也很少做梦。但后来很多航天员却反映,他们在太空睡眠时也做梦,有的人做梦还很多。那么,太空梦与地球梦有什么不同?太空梦与在地球上的生活有什么联系?前苏联太空医学生物学研究所的专家,对许多航天员的太空梦进行了研究。他们的研究表明,航天员的太空梦仍然是地球梦。如3次上太空的彼得·克里木克,在太空梦见过与妻子、儿女一起在森林中采摘蘑菇,甚至闻到了牛肝菌和变形牛肝菌的香味。4次上太空的弗拉基米尔·扎尼别科夫和3次上太空的维克多沙维尼克都曾梦见过在莫斯科近郊的家乡见亲友,也梦见过星城航天员训练中心及同事们,还有人梦见过大雨并被惊醒。至于梦境的颜色,做过梦的航天员都非常肯定地说是黑白梦。如第一位进行太空行走的航天员阿列克谢·列昂诺夫,他酷爱绘画,熟悉色彩,但两次上太空所做的梦,没有一次是彩色的。迄今,对太空睡眠和太空梦的研究仍在进行中。

发挥巨大作用的国际空间站

由美、俄、日、加等16国合作建设的国际空间站始建于1998年,是世界航天领域最大规模的科技合作项目,也是航天史上第一个由各国合作建设的载人空间站。它结构复杂,站体庞大,投资总额超过630亿美元。

国际空间站计划最早于20世纪80年代初期由美国提出,欧洲航天局、加拿大和日本后来相继加入。1993年11月1日,美国航天局与世界上唯一拥有长期航天飞行经验和向轨道运送大型物品经验的俄罗斯航天局签署协议,决定在“和平”号空间站的基础上建造一座国际空间站。1998年1月29日,15个国家的代表在美国华盛顿签署了关于建设国际空间站的一系列协定和3个双边谅解备忘录,计划用9年时间建成国际空间站,到2006年全部建设完毕。

国际空间站的总体设计采用桁架挂舱式结构,即以桁架为基本结构,增压舱和其他各种服务设施挂靠在桁架上。该结构能够加强空间站的刚度,并有利于各分系统和科学实验设备、仪器工作性能的正常发挥以及宇航员出舱装配与维修等。

国际空间站包括6个实验舱、1个居住舱、3个节点舱以及平衡系统、供电系统、服务系统和运输系统,总重量约为500吨。实验舱包括美国1个、欧洲航天局1个、日本1个、俄罗斯3个(提供科研机柜)。在美日欧的实验舱中,共有33个国际空间站有效载荷标准机架,其中美国实验舱内有13个,日本舱内有10个,欧洲航天局舱内有10个。居住舱容积为1200立方米,有一个大气压,它包括有洗手间、卧室、厨房和医务设备。

国际空间站的指挥和控制由美俄双方分担,美国主要以航天飞机为运载工具建设空间站,俄罗斯则主要用飞船向空间站运送人员和物资。