书城童书《太空宇航知识篇》(二)
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第6章 衣食住行在太空生活在太空(2)

宇航员睡眠时的产热量约为80瓦,或相应为45瓦/米2(设体表面积为1.8米2)。

为“礼炮-3”号轨道站乘员制造的睡袋用拉夫桑人造棉作保温材料,面料采用体轻的卡普纶。睡袋长度约1900毫米,宽700毫米。其质量约为2.5千克,棉套厚度为5~6毫米。

1975年,在“礼炮-5”号上采用了改进的睡袋。该睡袋系以浅蓝色毛料制造。

此睡袋设有供伸出手臂的开口,足部设有通风口。其质量约为3千克。

“家园”的能源

在几百千米的轨道上,空气稀薄,太阳无漫射,空间背景黑暗,对比度比地面大得多。

会造成宇航员视力下降,看不清仪表读数。其次飞船处在黑暗中时,舱内需用高效白炽灯或其他措施来保证舱内的亮度。为了录下宇航员的工作、生活情况及舱内景物,舱内还必须安置摄影灯。无论是日光还是灯光,舱内都要采取有效措施,使之光线柔和、照度明亮。此外,除了照明外,飞船内许多设备和仪器都是需要电来启动并保持运转的。

电源是飞船的心脏,其电源主要靠以下几种办法来解决。其一是太阳能电池,这是一种可以把光能直接转换成电能的半导体器件,寿命长,可连续工作。只要向着太阳,太阳能电池就能工作,向仪器设备提供电能,同时给蓄电池充电。背着太阳时,蓄电池就接替太阳能电池供电。目前太阳能电池方阵有二类:一类是立体装式,即太阳能电池直接安装在飞船的壳体上;一类是展开式,将方阵独立于壳体之外,形成单独部件,发射时以一定方式固定在卫星本体上,并收藏在罩内,进入轨道后才完全展开。太阳能电池有硅太阳能电池、砷化镓太阳能电池、硫化镉太阳能电池。它们都是按一定要求串联和并联而成的。美国在“发现”号航天飞机上曾试验了一种柔性太阳能电池,它在天上展开的面积为31米×4米,有10层楼高。这种电池采用印刷电路的方法在卡普隆薄膜上制成,可像手风琴一样展开和收缩,折叠时可收放在一个18厘米的小匣子里。能产生12.5千瓦以上的电能,比普通太阳能电池在性能、寿命、用途上略高一筹。其二是燃,料电池,它是一种将燃料的化学能转变为电能的电化装置,工作原理与一般蓄电池相似,也是由一种电解液隔开的两个电极所组成,既能产生电又能产生水(在宇航员喝的水一节中有叙述)。其种类有离子交换膜氢氧型,改进的培根型,石棉膜型。额定功率为200瓦、2000瓦、5000瓦,航天飞机在7天的飞行任务中,一共需耗电1627千瓦小时,主要靠三个燃料电池供给,每个电池最小功率34瓦,平均功率7千瓦,最大功率12千瓦,整个燃料电池最大功率24千瓦,平均功率14千瓦。在一般情况下,只使用两个燃料电池。根据设计要求,燃料电池的寿命是5000小时,工作寿命为2000小时,每组燃料电池可以完成29次7天的飞行任务。三是核电池,具有功率大、寿命长的特点,核电池大致分为二大类:放射性同位素电源和核反应堆电源,功率约为2-5千瓦,据报道,前芦苏联已在发射的33颗海洋监视侦察卫星上安装了核电源。核电源能给卫星和飞船带来稳定的电源,亦给人类带来了忧虑,30多年来,前苏联已有多颗卫星发生故障,其核动力装置给地球带来难以排解的心理压力,时常担心核祸从天而降。目前美国正在研制20千瓦的空间核电源,工作寿命为3~5年,以接替寿命短的电池。

不论哪种电池,其电流均要通过功率分配和控制系统分配到飞船各处需要电源的部位去,通过计划分配来满足飞船及其乘员对电力的需求,保证宇航员正常的工作和生活。

目前,空间站的核发电技术正处在研究阶段。美国宇航局、能源部和国防部的战略防御创新办公室制定了一个“自供电100号计划”,预计发展中的空间站耗电量将超过300千瓦。

这样大的电力供应量,只有依靠核发电来解决,其核发电装置有三种构想,一个是把反应器牢固地安装在空间站上,星上系统需要有38.5至49.5吨的保护层来防止核辐射的破坏,这意味着要增加空间站的起飞重量。一个是用一根很长的软链把核电站吊在空间站上,这样虽可减少防护层的重量,但30千米长的吊链系统会使空间站加速并影响有关科学实验的失重环境。一个是安装在200千米高的自由飞行平台,其弊端是这种平台需要姿态控制、能源和通信系统,且难以修理。哪种方法可行,现在未成定论。如果空间核电成功的话,将标志着空间站上了一个新的台阶。

太空洗澡

洗澡是保持身体清洁、促进人体健康的一种健身活动。较长时间不洗澡,人就会有不舒服的感觉,在太空亦是如此,宇航员享受洗澡的生活待遇并非易事。

在飞船里的“宇宙浴室”,其实就是一个如同手风琴式的密闭塑料布套。它挂在飞船座舱卫生间的顶棚上。用时放下,不用时叠起来吊在顶棚上。顶棚固定有一个圆形水箱、喷头和电加热器。水箱内盛5升水,与飞船的冷热水管道相通。浴室的地板上有一双与飞船舱固定的橡皮鞋。淋浴时,宇航员必须首先把通到浴室外的呼吸管套在嘴上,用夹子把鼻子夹住,避免从鼻道或嘴流进污水。然后放下密封塑料布套,使浴室形成真空,防止水珠向外飘出。接着穿上拖鞋,固定在一个适当的位置。启动电加热器,把水箱中的水加热到适当的温度。而后打开龙头,让温水由上喷下浇在人体上。浴室的地板上有许多小孔,下面是废物集装箱,用于盛废物和污水。当废水箱的水满了之后,就会自动报警,或由飞行专家操作排出舱外,或将废水送人废水净化设备进行处理,然后再用。

美国天空实验室的失重淋浴室就是这种类型的,它放在轨道工场的实验工作区,是圆筒形的,外壳是布的。在不用时折叠成扁平的形状。淋浴室的底环固定在地板上,并有脚限制器,上面的环包括淋浴喷头和软管。宇航员在使用淋浴室的时候,在一个增压手提式水瓶中加满热水,然后把水瓶挂在天花板上。一条软管把贮水瓶连到一个手拿的淋浴喷头上,宇航员用手把圆筒形的淋浴室壁向上提到适当位置,便可以用液体肥皂开始洗澡。肥皂和水是定量供给的。宇航员韦茨是第一个使用淋浴的人。他说,用的时间比预料的长些,但出来之后,身上散发出一种很好的气味。1973年6月8日,韦茨和他的伙伴曾享受了一次特别难忘的太空热水浴。下午6时左右,在宇航员座舱,他跨进一个42英寸(1066毫米)划、的圆环里。当他把圆环升高时,连在上面的淋浴布简便像手风琴一样伸开;并把他罩住。把圆环固定在天花板上像盖子一样的装置上,打开喷头后,一种奇特的现象产生了。喷出来的水不是往下掉,而是散成浓雾般的珠滴四处飘荡。落到人身上和布筒上时发出“巴嗒巴嗒”的响声。水四处飘荡不往下水道里流;韦茨淋水之后便关掉喷头用打了肥皂的毛巾搓洗,然后用剩下的水冲洗,最后开动水泵把污水从淋浴密封桶里抽出来,再用类似真空吸尘器的东西把附在布筒上的水吸走。洗澡过程前后用了一个小时,其中擦澡15分钟,而排除污水却用了45分钟。

现在美国航天飞机宇航员洗澡已由淋浴改为盆浴,与家庭浴室差不多。唯有不同的是,澡盆里有一付“脚镣”,洗澡时需把脚套在其中,或用保险带系起来,以免飘走。水有吸附粘性,不流走。因此太空洗澡用水异常节省,不要担心浪费。

太空睡眠

平凡的事情只有在它不平凡时才去描述它。睡眠是极其平凡的,但张飞睁眼睡眠,还有在一根扁担上睡眠,行军走路时睡眠等等就很不平凡,描述起来,使人津津乐道。太空睡眠也是很不平凡的,在这里需要描述一番。

太空睡眠之所以不平凡,是因为那里的环境条件与地面上迥然不同。飞船绕地球飞行时,那里处于失重状态,这是造成太空睡眠与地面上不同的最主要的原因,此外还有昼夜节奏不同,以及存在噪声干扰等等。

在床位紧张时,常常听到这样的玩笑话:今晚上把你挂在墙上睡。在航天飞行时,这种睡眠方式一点没有玩笑的成分。在失重环境中,不管在什么地方(飘在空中、靠着墙壁、绑在床上)都可以睡眠。不过,许多人对飘浮睡眠不习惯。一位美国阿波罗飞船宇航员说:“当你在睡眠中发现自己身体.下面没任何支撑的东西时,你会有一种掉进万丈深渊的感觉。

”同时,为了安全起见,最好还是睡在睡袋中,把睡袋固定在床上或墙壁上,以免到处飘浮,在飞船有速度变化和振动冲击时造成碰伤事故。考虑到人在地面上的睡眠习惯,美国在航天飞机上设置多层水平床铺,每个床铺长1.8米,宽0.75米,有一条能防火的睡袋,睡袋通过绳索和搭钩与床铺相连。睡觉时,钻进睡袋,拉上拉锁,用皮带系住腰部,就可以睡眠了。但是,许多人不习惯睡多层铺。一名欧洲宇航员说,当他在下铺睡眠时,感到好像在床底下睡觉一样。有的人宁愿睡在两层甲板中间的空格中。其实,如果把睡袋挂在墙上,照样可以很好地睡眠。如果将睡袋紧贴墙壁,睡眠时后背可以伸直,会感觉像睡在床铺上一样,只不过垂直床铺比水平床铺多占用23%的空间。欧洲航天局设计了一种新睡袋,为双层充气睡袋。充气后,睡袋被拉紧,给人体施加一定的压力,这不仅可以改善胸部血液循环,还可以消除一种飘飘然的自由下落感。

在失重环境中,不管以什么姿势(平躺着、直立着、倒挂着、卷曲着)都可以睡眠。不过,如果完全放松睡眠,人的身体会自然微曲成弓形。大多数宇航员认为,身体微曲比完全伸直睡眠要舒服得多。但是,为了防止腰背病,还是后背伸直睡眠好。

在失重环境,一切重量消失了,头和躯体会感到分离了一样,手臂也像在自由飘浮。一名前苏联宇航员一次把手臂放在睡缈L面睡眠,醒来时在朦胧中发现两只手向他迎面飘来,吓出了一身冷汗。所以,睡眠时最好把手臂放进睡袋中。在早期狭小的航天器座舱中睡眠,为了防止无意中碰着开关,睡眠时必须将双手束在胸前。

在自给自足的农业社会,生活的普遍规律是“日出而作,日落而息”。在工业发达的现代社会,又出现了白天睡觉,夜晚活动的“夜游神”。在近地轨道飞行的载人航天器。一般90分钟左右绕地球飞一圈,也就是说,一个昼夜的周期只有90分钟,白天黑夜各45分钟,34小时内有16个昼夜交替变化。这种昼夜节奏的变化,使宇航员既不能“日出而作,日落而息”,也不能黑夜工作,白天睡眠;为了保持在地球上形成的生命节律,航天飞行中仍以34小时为周期安排宇航员的作息时间,一般8小时工作,2小时用餐,1.5~2.5小时锻炼,3.5~4.5小时启由活动,8小时睡眠。为了不使快速的昼夜节奏影响睡眠,睡眠时应戴上眼罩。更先进的办法是用灯光亮度的变化来模拟地面上的昼夜节奏,以保证宇航员能很好地睡眼。

但是,各种仪器设备工作时产生的噪声仍然会影响字航员的睡眠。因此,在太空睡眠时还应戴上隔音帽。进一步的措施是将卧室与其他部分隔离开,用消音材料降低噪音的强度。

为了使宇航员能很好地睡眠,地面上也停止与他们的无线电联系,以免打扰他们。在多人飞船上,一般采用轮流工作制,以保证每个人的睡眠。

尽管如此,仍有许多偶然因素影响宇航员的睡眠。如1982年3月,美国“哥伦比亚”号航天飞机飞行时,因座舱中的静电干扰,指令长洛马斯大部分时间都没睡好,静电的“噼啪”声也影响其他宇航员的睡眠,使大家很疲劳。地面指挥中心不得不重新安排他们的日程。

一些宇航员初进太空时,也会因兴奋而睡不好觉,也有因工作太累和其他种种原因而失眠的,这就需要依靠药物的帮助了。

对太空睡眠问题,航天医学专家们已做了许多研究。早在70年代,美国就在“天空实验室”上对宇航员的睡眠进行过测量实验,了解到太空睡眠亦和地面上一样分为六个阶段,但较深度的睡眠阶段(第三阶段)更长,醒来的次数减少,每次睡眠中间可能醒来5~6次,也不断翻身变换姿势,但很少做梦。根据太空飞行环境的特点;科学家们已采取了许多可靠的措施来保证宇航员的睡眠,并在不.断地加以完善。但是,对太空睡眠这个平凡的问题,仍有许多问题需要进一步深入研究。

梦,是与睡眠紧密相连的一个问题,大概没有一个人是不做梦的。我们常说,“日有所思,夜有所梦”,在梦境出现的常常是最熟悉的人物和环境,特别是童年的生活环境。但是,究竟为什么做梦,做梦的规律是什么?仍然没有一个科学的、权威的解释。科学家们希望通过对太空梦的研究来解开做梦的秘密。

那么,每个人在太空都做梦吗?太空梦与地球梦有什么不同?太空梦与地球上的生活有什么联系?

前苏联的太空医学生物学研究所的专家研究过许多宇航员的太空梦。他们的研究表明,宇航员酌太空梦完全是地球梦。几次上天飞行的前苏联宇航员克利穆克,在太空梦见过和妻子、儿子一起在森林中采摘蘑菇,甚至还闻到了牛肝菌和变形牛肝菌的香味。宇航员贾尼别科夫和萨维内赫都曾梦见过在莫斯科近郊的家乡、星城宇航员训练中心和他们的亲朋好友。

另一名前苏联宇航员梦见过下大雨,而且这梦中的大雨把他惊醒了,使他辗转难眠。

至于太空梦境的颜色,许多宇航员都十分肯定地回答完全是黑白梦。第一名到太空行走的宇航员列昂诺夫,酷爱绘画,他两次到太空飞行,所做的梦没有一次是彩色的。

但是,世界上第一名女宇航员瓦莲金娜·捷列什科娃1963年6月16日到6月20“东方-3”号飞船在太空飞行71小时,未做过一次太空梦。”

有的宇航员虽然没有做过太空梦,但却遇到过太空幻象。在太空飞行211天的前苏联宇航员列别杰夫,一次在他刚刚睡下时,突然眼前一亮,冒出一片闪光,有时像十字架,有时像小球。这时如果想象某人的形象,他就会清晰异常地出现在眼前。为此,他后来有意做了试验,当眼前再次出现闪光时,他就回忆熟悉的地方和友人,结果一切变得非常逼真和亲近。这种状态可保留5~0分钟。

目前,科学家们对太空梦和地球梦皇样没有清楚的了解,研究仍在继续。

宇航员的个人卫生

哪里有人,哪里就有垃圾。载人航天也会产生垃圾。密封座舱内的垃圾包括人排出的固、液、气体,卫生辅助品,头发,指甲,食物屑,包装材料,损坏的器具和仪器设备产生的废物,更换下来的仪器设备和零部件等等。