航天员在太空中如何生活
人在太空失重环境中,轻轻碰一下舱壁,就会像一要羽毛一样飘浮开去,直到碰着别的物体,再向其他地方飘动。在太空,铅球可以浮在空中,羽毛也可以沉入水底,人则能变成大力士。首位进入太空的美籍华人王赣骏回到地球后说:"在航天飞机上做实验时,使用了一种在地球上足有400千克重的仪器,在太空中我用一只脚就把它钩起来任意地拆换零件和随意转动。"在失重的环境中,人走路也变得很奇特,可以飞或跳着走,并且没有倒正之分,既可以在地板上走,也能在天花板或墙壁上走。为了使航天员能有上、下之分,航天工程师们给航天员设计了一种能插在航天器地板上三角空格里的鞋,从而使航天乘员可以固定在地板上。不过这只是起着定位的作用,以便使航天员工作方便。但据航天员说,走路活动时还是飞起来走好。太空失重环境给航天员带来身轻如燕的一身"轻功",很有趣。当然,它也给生活带来一些不便,比如,航天员如何在太空睡觉就成了问题,就拿睡觉姿势这一点来说吧,就够独特的了。在地球表面睡觉时,如果有人说不用床、不用背后依托,而是站着,大家一定认为这个人有毛病,或者认为这个人真不可思议!但在太空的失重条件下,真的就是站着睡觉,甚至还可以倒立着睡觉!因为那里没有上下之分,也没有依托可依,只能在飘动中睡觉。为了让航天员睡个好觉,美国航天飞机上设计一种睡袋,固定在舱壁上、天花板上、或舱内某一角落里,固定的睡袋有水平位、有垂直位、有斜位,真可谓横七竖作、千姿百态。航天飞机上的5-7名乘员,每人有一个睡袋。它就算是"床位"了。在睡觉前也像在地面一样,脱去外衣、鞋子再钻进睡袋,把袋上的拉锁从脚部拉到胸前,露出头部,系好安全带,便可安然地入睡了。但也不尽然,在进入太空的最初的日子里,航天乘员们总觉着身下边没有依托,有一种就要掉进万丈深渊那样的恐惧感,因而睡不好觉。但也有的航天员想享受一下这种飘飘欲仙的感觉,有意将固定在舱壁上的睡袋放松,只有一条绳子牵着,任其飘动,他在睡觉中真正成了"夜游神"了。航天员在太空失重环境中,吃饭动作也很有意思。有个航天员回到地面上对别人说,他们在太空吃东西可真不简单,有几种吃法。一种是坐着不动,像在地面上就餐一样,自己把食物往嘴里送,不过好像手不太灵活准确,常常弄错位置,不是送到鼻子上,就是往眼睛里送,弄得大家啼笑皆非,要进行多次练习,才能送到嘴里。另一种吃法是把要吃的一口大小的食物块放在半空中,食物在空间不动,人飞过去用嘴凑上去咬住它,好像小鸟在空中吃飞虫那样进食,但动作一定要快,不然这块食物就会被同伴们抢先叼走。这位航天员还说:"有一次我在半空中放了2块食物,其中1块就被别人抢走了。"吃饭的时候要闭着嘴吃,千万不能叫食物残渣漏到嘴外边去,否则食物渣子会在空中飘浮不落,很难清除,如果自己或同伴把它吸到鼻子里就不好办了。
在太空中喝水也不容易,因为水在失重环境中是不流动的,不能像在地面那样往低处流。一个装满水的杯子朝上朝下放都是一样的,杯子里的水不会自己流出来,如果动它一下,杯子和水会同时漂浮起来。但要注意也不能把水弄到空间,因为它和别的物质一样会在空中飘荡,被人吸到鼻子里也会影响健康,还会危及仪器设备的安全。那么,我们要喝水怎么办呢?太空中的饮用水和航天食品一样,也是用密封袋装的,可用软管或对着袋嘴挤着喝。在太空中喝的饮料通常装在袋中,有固体和液体之分。如是固体饮料粉,就得用一种"水枪式"的工具往袋里注水,这时会出现一种有趣的水和固体产不相溶解的现象,还须加力才能溶解。喝水时用手挤着喝,劲还不能过猛,否则水被挤到空间变成雾状。
航天员在太空中大小便更不是简单之事。从形式上看,载人航天器中都有"厕所"和大小便收集装置,但使用起来很不方便。例如,苏联在某一礼炮号空间站内的一个过渡舱段旁边安装一个带拉锁的橡皮帘子,它就算是卫生间了。马桶和一个塑料套相连,大要快速关闭橡皮阀,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。早期曾将装满后的废物箱弹出舱外,但由于这种方法污染空间环境,遭到非议,故早已废止。美国航天飞机上的大小便装置设在一个卫生间内,航天员大小便时坐在便盆上,有一条束带将人和便盆固定紧,通过特殊的装置将大小便收集起来。如果卫生间或大小便装置发生故障时,可以用备用的大小便收集袋。美航天飞机第12次飞行时,由于航天飞机上卫生间小便装置出口处结上了冰,堵住了厕所,所以机上的6名(5男1女)航天员为此几乎陷入困境。经请示地面指挥系统他们决定,除1名女航天员可以继续使用原厕所外,其它5人一律使用备用的大小便收集袋进行大小便。这给航天员生活带来极大的不方便。他们最担心的是怕把大小便弄到空间,因而处处小心翼翼。此事给他们留下了深刻的记忆。
航天员回到地面后,有人问他们在太空生活中,都遇过什么麻烦?大多数人说是处理个人卫生,如洗脸、漱口、刷牙、刮胡子和洗澡等。因为处理个人卫生都要涉及到水,而水在失重环境中形成水滴后会飞起来的。就拿刷牙、漱口来说吧,美国人最初是用一种特殊胶姆糖经过在嘴里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。有一次苏联的医监人员在给返回地面的航天员检查身体时发现,航天员口腔内存在许多致病细菌,引起了航天医学专家的高度警惕,于是提醒航天员在太空不彻底刷牙是不行的。后来,专家们要求航天员们使用电泳牙刷和特别牙膏刷牙。但直到发明了用密封式不法处理水的方式后,才使航天员有了较彻底清洁牙齿和口腔的可能。航天员平时洗脸是用温毛巾擦洗,所以只有当洗澡时他们才能彻底洗。
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。
航天员在太空洗澡更为麻烦,但再麻烦也得洗,特别是较长期生活在太空的人。因此,在一些空间站中(如美国的"天空实验室",苏/俄的和平号空间站),都有"洗澡间"。它实际上是由一个不透水的强力尼龙布制成的圆柱型淋浴罩,上连天棚下接地板固定在架上,将整个圆筒支撑起来,顶部有水箱、喷头和加热器。洗澡前航天员要戴好呼吸器(面罩式)、耳塞和护目镜,然后像潜水员那样钻进这个透明的圆柱型罩中。待密封后呼吸器与外界相连,这时可打开水龙头洗澡了。由于没有重力,水是不会自动从喷头中流下来的,需要给水箱中的水加压,使水流通过喷头喷出。洗完澡的水要被净化器吸附装置收集到废水箱中,经净化后再重复使用。
为航天器座舱除尘也是不太容易的。因为在失重条件下,残渣、尘埃不会自动下落,而会在舱内到处乱飞漂浮。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。例如,有一次在航天飞机上做动物实验时,不慎将动物笼中的粪便微粒逸出笼外,在航内乱飞,结果搞得几名航天乘员不得不像防瘟疫那样,戴上口罩、手套,穿上罩衣,用吸尘器吸,用湿布擦,才把这些垃圾除掉。
当然,航天员在太空生活中也有不少乐趣,其中最有趣的事之一是在"太空体育锻炼场地"进行锻炼活动。所谓的"太空体育锻炼场地"实际和地面体育场一样,有跑道、自行车和运动器材等。不过其跑道与地面不同,它是滚动的跑道。自行车则是位置不动的自行车功率计。
人在失重环境中长期生活会引起肌肉松弛,骨钙丢失,而且由于不用力就能搬动物体,所以体力消耗也少。为了保持体力,就必须使全身的肌肉有收缩运动的机会。用器械锻炼是最好的办法,航天员本人也感到舒服和愉快。他们在跑台上越跑越舒服,还骑自行车进行"越野"赛,用弹簧拉力器锻炼臂力。通过各种运动锻炼,保持航天员的体质。航天员出汗,汗珠不会自动掉下来,而是像水母草一样粘在额头上和脸上,并随着运动节律在颤动着。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。
如果你问一个曾经到过太空的航天,在太空都看到了什么?他会眉飞色舞地讲出他在太空看到的壮观景色。首先是观看天象。在地球上看到的星星都有闪烁,可看到非常明亮的各个星座。看月亮更有趣,白天看到的月亮呈浅蓝色,很漂亮,夜里看月亮时只能看到月亮的局部,但非常亮。看太阳也很有趣,90分钟就可看到一个日出和日落的循环景象。尤其在日落时可以看到太阳发白的光和它落下的准确位置。最让航天员们开心的是观看我们人类的摇篮--地球。粗看它是一个蓝色的球体,细看它是浅蓝色。其上真正的绿色中国的西藏高原地区;一些高山湖泊很明亮,而且呈橄榄绿色;阿拉伯大沙漠不完全是褐色。在晴天,他们还可分辩出颜色对比,喜马拉雅山的深色巍峨群峰衬托着皑皑白雪,给人们一种辽阔而荒凉之感。伊朗的卡维尔盐渍大沙漠最令人神往,地上去好象木星上呈红色、褐色和白色的大旋涡,这是盐湖一代代蒸发留下的痕迹。在航天员的眼里巴哈马群岛你绿宝石一样闪闪发光。在太空看地球上的闪电非常令人振奋,一阵阵雷电闪烁好像盛开的石竹花。当闪电连续而频繁时就像看到一片火海。如果在夜间看闪电,有时可一次看五六个地方不同云层的闪电,把整个云层照亮,其动人景色是无法形容的。如果宇宙间的其他星体上真的有人类存在的话,当他们看到地球如此美丽、动人、多彩和神秘时,一定会说这里是真正的仙境,是理想的天堂。 http://wwwpladailycomcn/item/SZZRFC/ZRHTXGZS/13htm
2003年10月15日,航天英雄杨利伟健步走进神舟五号载人飞船。第二天返回地面,他出舱时却由搜救人员上前搀扶并将他抬走。是什么原因使杨利伟在短短的21小时航天过程中发生变化,居然不让他独立行走了?这个原因叫做失重,专业一点的说法叫微重力。在微重力状态下人体会钙质流失,骨质疏松,如果自我负重,容易导致骨折。当然,杨利伟本人的情况其实并没有那么严重,他还是可以自主行走的,抬着他更多的是一种保护性措施。但这毕竟说明微重力对人体是有明显影响的。这还仅仅是不到一天的航天飞行,如果进行了几天、几十天、几个月的太空飞行后,情况又会怎样?除了骨质疏松,微重力还会带来其他的身体变化吗?
生物体的结构与对重力的适应
重力其实并不是生命存在的必须因素。生命的基本特征,像新陈代谢、遗传物质的复制、细胞的分裂、对环境的应激性等,只要不存在过大的引力场,都可以进化出来。因此在寻找外星生物时,目标天体重力的大小并不是重要的考虑因素。但对于在特定重力环境下进化出来的生物而言,重力又是它们需要适应的环境因素之一,也是决定它们身体结构的因素之一。例如,地球的重力环境对生物体的尺度是一个限制因素,过大的动物,其肢体会承受不了自身的体重。如果它们生活在水里,有浮力作用的帮助,则体积可以更大些。因此地球上最大型的动物,像鲸,就生活在水中;搁浅的鲸通常就是死于过大的体重造成的身体坍塌。如果较小的星球,比如月亮那么大的星球,其他外界条件仍和地球相同的话,就有可能进化出更大体积的动物。
当重力环境或身体支撑结构发生改变时,生物体会自动调节自身的结构以适应这种变化。这种适应性如果通过达尔文式的进化方式,那就要经过几代或更长的时间;也可能在很短的时间内产生身体结构的调整,就像杨利伟等航天员身上发生的骨钙丢失——在失重状态下,机体的各种重力负荷减轻,骨骼没有必要像以前那样坚硬,于是骨钙流失。当然,机体的这种快速“适用”不是我们所希望的,因为航天员毕竟只在太空待很短的时间,随后还要返回地面生活,这时骨折之类的危险就来了。
失重造成的体液重新分布及后果
除了带来机体支撑结构的改变外,失去重力还会带来其他很多变化。这些改变涉及到循环系统、免疫系统、神经系统……几乎机体的每一个系统都会或多或少地受到影响,而这些影响主要和一种改变有关,就是体液分布的改变。我们知道,由于重力作用,身体的各种体液,包括血液、组织液等都倾向于滞留在身体下部。我们站立时,体液向下身和两脚坠,躺着时流向后背和屁股,趴着时流向肚子……由于静水压的关系,我们身体不同部位的血压是不一样的:脚部的血压高,头部的血压低。我们所确定的“正常的”血压值其实是与心脏位置水平的上臂的血压,这是为了测量方便而设计的。身体本身也有自己的一套血压监测装置,随时测量血压,然后采取措施使血压回归正常。这个测量点不在上臂,而是位于人脖子处的颈动脉窦。人体对身体别的地方血压的高低不会特别在意,只有流向脑袋的血压才是需要控制的,那是为了保证脑子供血的精确度。所以身体检测血压的位置设在流向脑的入口处:脖子。有些人从坐或卧位突然站起会导致眩晕,称之为体位性低血压。这其实并不一定是我们平时测量的血压真低了,而是突然站立导致血液流向下身而致脑部缺血造成的,可以通过刺激“颈动脉窦”反馈性地让血压上升。
现在回到微重力的话题。当重力消失或大幅度下降时,包括血液在内的体液不再倾向于流向下身,而是较均匀地分布在躯体各处,甚至反过来,较多地分布在身体上部。这是因为身体上部长期处于低血压环境下,血管壁和软组织已经变薄弱了。在同样的压力下会存留更多的液体。这时问题就来了:长期生活在地面的人体各个部位已经适应了各自的血压环境,比如脚部和腿部适应了较高的血压,只有在这个血压下它们才能摄取足够的营养;而面部则适应了较低的血压和体液压力,过高的体液压力反倒会出问题。体液分布一旦发生改变,身体的各个部分得到的营养物质量随即发生改变,各种感受器和调控器官所接收的压力和营养信号与以前不同,它们发出的指令也跟着变化——这些都会导致一系列身体机能的改变。试举几例:
(一)下肢血流不足导致下肢萎缩。刚才提到身体重力负荷的减轻会导致骨骼和肌肉弃用性退化,表现为骨质疏松、肌肉萎缩。而体液分布的改变则对这种效应会产生叠加的影响,下肢的骨质疏松和肌肉萎缩比上肢更明显,而头部的骨头不但不发生疏松,其骨密度反而会增加,这是体液和血液更多流向头部的结果。
(二)面部肿胀和头疼。体液过多地流向了面部,使得宇航员们的面部不再那么俊朗、棱角分明,而是肿胀变形,仿佛换了一张脸。面部变丑还是小事,脑壳内体液一旦增多就更麻烦了。因为脑的容量是被颅骨固定住的,不能任意扩大。体液的涌入导致颅内压增高,人会感到头疼,脑功能也会损害。
(三)排尿增加,体液减少。这也是体液过多流向脑部的后果。别忘了,身体感受体液总量的感受器就设在脑部。一旦体液在脑部聚集,被下丘脑感受到的。它误以为体液过多了,就会抑制一种叫做抗利尿激素的化学物质的分泌。顾名思义,这种激素是用来抑制排尿的,一旦分泌减少,尿液就会变多;体液排出过多,体重就会减轻。此外,排出的体液带走了电解质所造成的紊乱也会损害健康。
(四)出现错觉。下肢压力感受的下降,上身压力感受的上升,会使人对自身体位状态的感受发生错误。闹不清哪边是上,哪边是下,出现定向错觉、本体性感觉错觉和视觉错觉等。比如会感到头向下翻转,周围物体移位或倾斜等等。这些错觉与内耳中的前庭和半规管的信号输入错误也有关系。
体液分布的改变以及身体神经体液调节产生的次级改变,对身体不同的器官都会产生或大或小的影响。除了上面提到的外,还可能出现消化系统的改变、味觉嗅觉的改变及所导致的食欲的改变、心血管系统的改变、免疫功能下降,等等,这些改变涉及到更加复杂的生理机制。
有些失调,与身体还没有学会如何在这种微重力环境下协调不同的组织器官活动有关。例如在太空中或月球上的人运动协调能力降低。本来只需要很小的肌肉力量即可完成一个动作,常常会用力过度。有时会产生危险,比如自己的肌肉会把自己的已经脆弱的骨头拽折了。不过,作为对太空微重力环境适应的一部分,与骨质疏松发生的同时,肌肉也在不断萎缩,说明身体已经不需要那么多肌肉了。但这种适用需要一定时间才能完成,长期在轨飞行的人的各个组织器官会对微重力环境会做出较好的调整。微重力产生的种种不良反应主要是在适应期发生的。
生物体身上有重力感受器吗?
这是一个有争议的话题。有时候要看你怎样定义重力感受器这个词。一般讲,机体的某种感受器都是针对某种变化的环境刺激而存在的,如视觉感受器、听觉感受器等等。对于一直在地表生活的地球生物来说,重力始终存在且维持不变,似乎没有必要专门设置一种感受器或者一类重力感受分子,但是在运动中的生物体确实通过重力大小和方向的变化来调整自己的身体姿态,内耳中的前庭和半规管就起这样的作用。此外还有各种捕捉机械力改变的感受装置,尽管它们并不是专门为感受重力而设计的。比如,骨头存在对牵拉的感受装置,对某根骨头的反复牵拽会刺激骨钙沉着和骨密度的增加;血管上的压力感受器会响应血压,通过神经和体液的调节,反馈地调节血管的紧张度等。这些过程肯定涉及到某些基因的表达和特定蛋白质的合成。
机体主要成分是细胞,而细胞之间常借助细胞外的蛋白质彼此粘在一起,构成完整的组织或器官。在细胞内部则存在各种蛋白纤维构成的细胞骨架,支撑起细胞的一定形态和结构。当你牵拉某一个组织和器官,或给予它们一定的压力时,这种拉力或压力会借助细胞之间的粘连传递到单个细胞,使得细胞骨架感受到这种机械力。现在已知细胞骨架是细胞内信号传导的高速通路,细胞骨架的变化产生的信号有可能传入细胞核,导致某些基因的表达和蛋白质的合成,进而造成组织和器官功能的改变。这也许就是机体对外界重力改变做出反应的方式之一。
重力对生物体的效应与生物体的体积大小有关,生物越小,重力环境的改变对其生存质量的影响越小。像细菌这类单细胞生物对重力就很不敏感,因为它们不存在细胞和细胞之间的强力牵拉或挤压。 对于亚细胞结构或生物大分子来说,重力更是可有可无的东西。生物化学的各种反应并不涉及到重力的因素,主要是电磁力在起作用。电磁力才是生命运行所涉及的基本的力的形式。只有生物体大到了一定程度,重力,或者说引力才会在其中起到一定作用。
人类未来的太空之旅和移民
1911年,俄罗斯宇航学家齐奥尔科夫斯基写下了名言:“地球是人类的摇篮,但人类不可能永远被束缚在摇篮里。它首先小心地探索大气层的边缘,然后将把控制和干预能力扩展到整个太阳系。”自从火箭技术发展之后,人类对太空的探索不断深入,地球上人口的爆炸和资源的耗竭增加了人类向太空探索和移民的必要性和步伐。
事实证明。在地球表面进化出的人体结构对不同的重力具有相当的适应范围,尤其是对重力减轻的适应。人类在失重的环境中可以长期存活,如果移民到月球、火星等只是重力低于地球的天体时,日子比在空间站还要好过些。人类对于超重的适应性要差些,超重三倍时(3G)身体就很不舒服了。一般人不能承受7~8G以上的超重,即使是经过训练的宇航员也不能长期承受超重。因此,如果将来人类找到一个可能移民的岩石行星,还要考虑星球的大小。太大的星球产生过强的重力,会把人类的胸腔、腹腔压垮的。即便不致如此,整天拖着像灌了铅的腿走路也形同恶梦,除非人类已进化出更强健的骨骼和肌肉。
人体可以通过调整自身结构和功能适应一定范围的重力环境。在进入太空后,通过一定时间,逐渐适应微重力环境,但宇航员返回地表时又产生麻烦——还得重新适应回来——骨质重新沉着钙质,肌力再次增加,身体血容量开始恢复等等。为了避免这种对太空和地面不同重力环境的反复适应,最好主动出击,尽量减少微重力对机体的影响。比如在飞船中通过拉力器、自行车、跑台等进行体育锻炼,防止骨丢失;利用下肢负压装置将体液“吸”回下肢,改变体液分布;进行肌肉电刺激防治肌肉萎缩等。
在将来漫长的宇宙航行中还可以通过离心作用在航天器中模拟出人工重力来。所谓人工重力是在太空飞行过程中将航天器按一定的速度进行旋转,所产生的离心力可在一定程度上模拟重力。当然,这应该是一个直径很大的航天器,使人感觉不出在旋转。美俄等国都曾经使用动物进行过太空人工重力的研究,取得了一些结果。结果初步证明慢旋转形成的人工重力,对生物体克服失重的机体损伤具有积极的作用。其副作用是有可能造成运动和协调功能障碍,但可随旋转半径的增加而改善。实际上,在空间站的生物学实验室中就使用离心机来模拟正常重力和超重。将小型动物(如小鼠)或细胞放入离心机中饲养或培养,以研究不同重力环境对机体和细胞的影响。如果将来制造出针对人类的人工重力装置,人们太空旅游时就可以乘坐旋转飞船遨游太空,在一定程度上保持地面已经习惯了的重力,不至于让微重力效应使自己的太空旅行变得不爽。如果要定居在某星球,也许事先要找一个重力健康专家,制定一个重力调整方案……人类在地球上发展出高度的文明和科学技术后,进入宇宙其他地方几乎是将来必然的选择。人类的太空探险是自哥伦布时代的航海大发现之后,又一次人类生存环境的大开发。等待的时间不会很长,也许到我们的子孙,或者子孙的子孙时,人类已经在外星建立了新的殖民地。
(作者:老谈谈,北京理工大学教授)
航天员的太空生活与我们平时生活肯定是大有不同的,但是如今的技术已经实现了能让航天员们有一段快乐的星球之旅。
1、睡觉自由
过去,航天员在天上只能站着睡觉,但这一次他们可以“躺平”了。独立的睡眠区能够让航天员更放松,享受相对高质量的睡眠。
航天员的睡觉时间是和在地球上一致的。除了一些特殊任务要在夜晚做,航天员大部分时间都按照正常作息来,执行天地同步作息。
2、包裹式淋浴
在洗浴方面,虽然航天员不能享受地球上的淋浴、泡澡,但他们有一个独一无二的“包裹式淋浴间”。空间站内有一个喷头的装置,把水喷在身上用毛巾去擦。航天员可以拿着喷枪把自己擦拭干净。
3、智能家居生活
借助全新的信息技术,航天员可以在空间站内享受“智能家居”。在休息时间,航天员还可以通过平板电脑看**、聊天。空间站内实现“移动WiFi”全覆盖,并且每一个航天员都有一个手持终端。
航天员可以根据个人需求通过App调节舱内照明环境,睡眠模式、工作模式、运动模式……不同的舱内灯光,能够调节航天员的情绪,避免长时间处于单调的环境所带来的不适。
4、太空“健身房”
为了保证宇航员的身体健康,太空舱还开辟了专门的锻炼区,备有太空跑台、太空自行车。但和地球上不一样,航天员在太空跑台上跑步时,需要在腰间系一个橡皮筋拴在跑台上,不至于飘起来,让他们的力量得到训练。太空自行车项目则是通过增加车轮的阻力,达到锻炼效果。
5、私密空间
每个航天员都有一个小休息室,可以作为自己的隐私空间。在这里有专门预留的私密语音通道。航天员可以随时打电话,和家人打电话、拉家常,分享在太空生活的心情和感悟,以解离家数月的思乡之情。
因为舱内活动空间较大,航天员还可以携带自己的私人物品上天。航天员汤洪波透露,他准备把在生活中录下的儿子生活视频带上飞船。航天员刘伯明带上了全家福和“牛娃娃”还有一小袋助睡眠的物品,他透露这些物品有的在核心舱,有的在货运舱,有的随着神舟十二号载人飞船一起进入太空。而航天员聂海胜则留下了悬念,他表示会把带的物品在太空上展示给大家。
太空体育活动与地面上的体育活动有许多不同。首先,它有特别强的针对性。在地面上开展体育活动,其出发点自然是增强体质,但有时也是为了比赛或表演。当然,比赛和表演的目的也在于推动体育活动的广泛开展,以达到增强人民体质的目的。不过,这多少是拐了点弯儿。太空中的体育锻炼则不然,它有非常明显的针对性,就像人得了某种病,遵医嘱进行某项体育锻炼一样。迄今没有为了太空体育比赛而进行太空体育锻炼的,也许将来会有,但那是将来的事。
长期呆在航天器飞行的失重环境中,由于“用进废退”规律在起作用,无用武之地的肌肉会萎缩,人的体重会减轻,骨骼会丧失钙质,还会产生其他一些体质变化。这是人体对失重环境的一种自然适应(要是一直呆在失重环境中,这不会成为什么问题。但在,目前,人还不能总是生活在失重环境中)。进入太空的人总是要返回地面的。一旦返回地面,体质的这些变化就会成为一种病症。长期太空飞行的宇航员返回地面时要用担架抬下航天器,就是为了避免突然在地球重力作用下行走使缺钙变脆的骨骼碎裂或折断。有的宇航员在返回地面时,不能立即站立和行走,就是因为肌肉萎缩而无力反抗地球重力的缘故。前苏联一名宇航员在太空飞行6个月后返回地面时,家人给他献了一束菖蒲花,他竟无力拿起这束鲜花。
在太空进行体育锻炼,是对抗这种病变的有力措施。前苏联宇航员柳明,在完成175天的太空飞行之后不到8个月,接着又进行为期185天的太空飞行,由于他坚持体育锻炼,返回地面后,体重增加了45千克。在太空飞行326天的前苏联宇航员罗曼年科,依照专家制定的体育锻炼程序,每日坚持锻炼,使脉膊经常稳定在每分钟62次,血压保持为10~166千帕(75~125毫米汞柱)。返回地面时,体重仅减轻16千克,骨组织的光学密度虽下降了5%,小腿肌肉体积缩小15%,但都保持在规定的范围内。其他生理指标也一样。所以在返回地球后,3小时便能自主地活动,第二天就和妻子一道散步。这比他10年前完成96天太空飞行归来的情况要好。
其次,在失重环境中进行体育锻炼是一件很困难的事。由于场地等限制,地面上的许多体育项目是无法进行的,如游泳、滑雪、滑冰、越野、爬山、球类等等。由于失重,地面上另外许多体育锻炼项目,如铅球、铁饼之类,可以不费吹灰之力推出很远很远,但达不到锻炼身体的目的。举重也一样,脚踩地面,手举杠铃,稍一用力,人和杠铃会一起飞走。即使将脚固定在地板上,人不飘浮了,但举起500千克重的杠铃也不过是伸伸胳臂而已,与做操无异。大家可能见过一个人在另一个人的一只手指上倒立的太空生活照片,似乎那只手指力顶千斤,但那不过是渲染气氛而已,其实倒立的人的重量为零。诸如此类,不费力气,当然达不到锻炼筋骨的目的。还有单杠、双杠、吊环、跳马,恐怕人人都会身轻如燕,生龙活虎般地进行一番,但最多也只能算是徒手体操而已。这大概是失重对体育活动的浓缩吧!
那么,目前在太空有哪些体育锻炼项目呢?
其一是踩“自行车练功器”。自行车的车架是固定不动的,只有车轮可以转动。为了不使身体飘浮,需用安全带固定起来,然后双脚克服弹性带的弹力蹬动车轮,数字记功仪表通过传感器所做的功记录并显示出来。美国“天空实验室”和前苏联“礼炮”号航天站上的宇航员每次踩自行车练功器做的功不得少于4万到45万千克力米(392~441千牛米)。
其二是在“微型跑道”上跑步。所谓“微型跑道”,只不过是一个皮带式的滚道。名为跑步,其实身体的直线位;置是不变的,人站在滚道上,为了跟进滚动的滚道,需要克服50千克力(490牛)左右的皮带的拉力。这是模拟人在地面上的体重。人在地面上跑步,正是骨骼÷肌肉系统克服地心对人体的引力而达到锻炼的目的。在“微型跑道”上跑步,皮带拉力造成的负荷,可以使骨骼一肌肉系统得到锻炼。美苏都规定,每次在“微型跑道”上跑步的距离应达到3000~4000米。前苏联宇航员罗曼年科在11个月的太空飞行中共跑了1000多千米。
其三是拉“弹簧拉力器”。大家知道,弹簧的拉力是与重力无关的力。因此,在失重环境中拉“弹簧拉力器”,仍然需要用力气。太空中用的弹簧拉力器与地面上用的相同,一般有五根弹簧,每拉长03米要用11千克力(1078牛)的力。
此外,体操也是太空体育锻炼的一个主要项目。在载人航天初期,飞行时间短,座舱中没有配备体育锻炼器材,体操几乎是唯一的体育锻炼活动。前苏联早期的“联盟”号飞船宇航员,每昼夜作两次体操,每次30分钟。”随着航天时间的延长,每次体操的时间也延长到印分钟。
还有一种“准”体育器材,就是“负压裤子”。这种裤子可以密封,穿上后将里面的空气抽掉,造成下身负压,使在失重环境中往上涌的血液流向下肢,以避免下身病变。
纵观上述太空体育活动,与襁褓中的婴儿一样,只是原地伸伸胳膊动动腿而已。而负压裤子恰似真正的襁褓,连手脚都不用动了。但是,太空中的体育锻炼要求是很严格的,因而也是十分艰苦的。美国“天空实验室”上的宇航员,每昼夜需进行三次体育锻炼,每次的时间分别为30、60、90分钟。前苏联“礼饱”号航天站上的宇航员,每昼夜也是三次体育锻炼,其中两次各75分钟,一次30分钟。地面指挥中心通过遥测系统对宇航员的体育锻炼情况进行监督和监测。
地面指挥中心不仅对宇航员的体育活动进行监督,而且对宇航员的整个身体健康状况进行监督和监测。如地面指挥中心通过遥测系统可以监测座舱环境参数和宇航员的生理生化指标,通过电话询问和电视观察了解宇航员的自我感觉和神态表现。
飞船座舱里还设有测量心电图、血压、心音、心震、脉膊、体温、皮肤电阻、呼吸和分析语言的传感器,有睡眠分析器,地面指挥中心可随时得到有关数据。另外,自行车功量计上的数据可以反映宇航员的新陈代谢机能,下身负压装置上的数据可以评估心血管的调节功能。地面医生分析所有数据后对宇航员的功能状况作出“正常”、“过度”、危险”的判断,从而调整宇航员的作息时间和作出驻留久暂的决策。
1969年,美国“阿波罗”飞船在登月飞行过程中,地面指挥中心的医务监护人员,通过各种先进的遥测手段收集宇航员的生理生化指标和询问、观察,发现宇航员有鼻炎、胃炎、肠炎、流感、呼吸刺激、胃部不适和恶心呕吐等多种病症,及时通知宇航员采取既定的医疗措施,成功地进行了治疗,保护了宇航员的工作能力和身体健康,保证了登月任务的胜利完成。
1987年2月8日,前苏联宇航员拉韦金和罗曼年科乘“联盟皿-2”号飞船进入“和平”号航天站,按计划两人同时在太空飞行一年时间,但拉韦金不幸中途生病,地面指挥中心决定让他在7月30日提前返回。另一名宇航员罗曼年科,由于感觉疲劳,地面指挥中心不断地减少他的工作时间,由开始的每天85小时,逐渐减少为65、55、45小时,直至最后停止一切工作,使他创造了在太空飞行326天的纪录。
齐奥尔科夫斯基说,地球是人类的摇篮,那么,刚刚离开地球而步人太空的宇航员,就是刚刚走出摇篮的幼童了。上述情况正好说明了这一点,进入太空的宇航员,处处需要地球上“母亲”的照料。
其一是踩“自行车练功器”。自行车的车架是固定不动的,只有车轮可以转动。为了不使身体飘浮,需用安全带固定起来,然后双脚克服弹性带的弹力蹬动车轮,数字记功仪表通过传感器所做的功记录并显示出来。美国“天空实验室”和前苏联“礼炮”号航天站上的宇航员每次踩自行车练功器做的功不得少于4万到45万千克力米(392~441千牛米)。
其二是在“微型跑道”上跑步。所谓“微型跑道”,只不过是一个皮带式的滚道。名为跑步,其实身体的直线位;置是不变的,人站在滚道上,为了跟进滚动的滚道,需要克服50千克力(490牛)左右的皮带的拉力。这是模拟人在地面上的体重。人在地面上跑步,正是骨骼÷肌肉系统克服地心对人体的引力而达到锻炼的目的。在“微型跑道”上跑步,皮带拉力造成的负荷,可以使骨骼一肌肉系统得到锻炼。美苏都规定,每次在“微型跑道”上跑步的距离应达到3000~4000米。前苏联宇航员罗曼年科在11个月的太空飞行中共跑了1000多千米。
其三是拉“弹簧拉力器”。大家知道,弹簧的拉力是与重力无关的力。因此,在失重环境中拉“弹簧拉力器”,仍然需要用力气。太空中用的弹簧拉力器与地面上用的相同,一般有五根弹簧,每拉长03米要用11千克力(1078牛)的力。
此外,体操也是太空体育锻炼的一个主要项目。在载人航天初期,飞行时间短,座舱中没有配备体育锻炼器材,体操几乎是唯一的体育锻炼活动。前苏联早期的“联盟”号飞船宇航员,每昼夜作两次体操,每次30分钟。”随着航天时间的延长,每次体操的时间也延长到印分钟。
还有一种“准”体育器材,就是“负压裤子”。这种裤子可以密封,穿上后将里面的空气抽掉,造成下身负压,使在失重环境中往上涌的血液流向下肢,以避免下身病变。
纵观上述太空体育活动,与襁褓中的婴儿一样,只是原地伸伸胳膊动动腿而已。而负压裤子恰似真正的襁褓,连手脚都不用动了。但是,太空中的体育锻炼要求是很严格的,因而也是十分艰苦的。美国“天空实验室”上的宇航员,每昼夜需进行三次体育锻炼,每次的时间分别为30、60、90分钟。前苏联“礼饱”号航天站上的宇航员,每昼夜也是三次体育锻炼,其中两次各75分钟,一次30分钟。地面指挥中心通过遥测系统对宇航员的体育锻炼情况进行监督和监测。
地面指挥中心不仅对宇航员的体育活动进行监督,而且对宇航员的整个身体健康状况进行监督和监测。如地面指挥中心通过遥测系统可以监测座舱环境参数和宇航员的生理生化指标,通过电话询问和电视观察了解宇航员的自我感觉和神态表现。
飞船座舱里还设有测量心电图、血压、心音、心震、脉膊、体温、皮肤电阻、呼吸和分析语言的传感器,有睡眠分析器,地面指挥中心可随时得到有关数据。另外,自行车功量计上的数据可以反映宇航员的新陈代谢机能,下身负压装置上的数据可以评估心血管的调节功能。地面医生分析所有数据后对宇航员的功能状况作出“正常”、“过度”、危险”的判断,从而调整宇航员的作息时间和作出驻留久暂的决策。
1969年,美国“阿波罗”飞船在登月飞行过程中,地面指挥中心的医务监护人员,通过各种先进的遥测手段收集宇航员的生理生化指标和询问、观察,发现宇航员有鼻炎、胃炎、肠炎、流感、呼吸刺激、胃部不适和恶心呕吐等多种病症,及时通知宇航员采取既定的医疗措施,成功地进行了治疗,保护了宇航员的工作能力和身体健康,保证了登月任务的胜利完成。
1987年2月8日,前苏联宇航员拉韦金和罗曼年科乘“联盟皿-2”号飞船进入“和平”号航天站,按计划两人同时在太空飞行一年时间,但拉韦金不幸中途生病,地面指挥中心决定让他在7月30日提前返回。另一名宇航员罗曼年科,由于感觉疲劳,地面指挥中心不断地减少他的工作时间,由开始的每天85小时,逐渐减少为65、55、45小时,直至最后停止一切工作,使他创造了在太空飞行326天的纪录。
齐奥尔科夫斯基说,地球是人类的摇篮,那么,刚刚离开地球而步人太空的宇航员,就是刚刚走出摇篮的幼童了。上述情况正好说明了这一点,进入太空的宇航员,处处需要地球上“母亲”的照料。
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