当地球人变成太空人

2013-04-29 00:44本刊综
发明与创新·小学生 2013年10期
关键词:航天员飞船太空

本刊综

神舟家族真不简单,不管是“神一”还是“神九”飞船,都曾在太空中从容“行走”,并出色地完成了各种空间任务。

前段时间,神舟家族新成员——神舟十号飞船带着聂海胜、张晓光叔叔和王亚平姐姐成功进入太空,并在太空中停留了15天。

这15天里,聂海胜、张晓光叔叔和王亚平姐姐忙得团团转,他们造访我们的“太空家园”——天宫一号,做航天医学实验,给天宫一号换地板等。

而且,王亚平姐姐还给我们做了5个有趣的实验。你们还记得吗?当看到水变胖成水球的那一刻,你们有没有惊讶得大叫不已呢?嘿嘿,这些只在太空中才能做到哦。

进入太空后,地球人变成了太空人,一切都不一样了。太空生活如此与众不同,我们一起来了解一下吧。

吃喝玩乐,有趣也无奈

太空环境与地球环境截然不同,因此,航天员们不能按照地球上的生活方式在太空中生活,否则会闹笑话。

那么,他们在太空中怎么吃饭、怎么睡觉,又怎么玩乐呢?你不知道吧,太空生活也是丰富多彩的,不过有时候有点囧哦。

在太空中吃饭真不是一件容易的事情。

如果你像在地球上一样端着一碗米饭不停地吃,那饭会一粒粒地飘满座舱,你张着嘴可能一粒饭都吃不到,而闭上嘴,饭粒可能飘进鼻孔把你呛个半死。

有人以为航天员的食品都是做成牙膏状的,只能挤着吃,肯定很乏味,其实那是早期食品,现在今非昔比了。

太空食品都被装在密封袋里,航天员吃的时候打开一个袋子,吃不完的话,必须将袋口封好。而且,太空食品品种多样,已经从最初的十几种发展到了一百多种。

航天员可以在太空中吃到香肠馅饼、辣味烤鱼、土豆烧牛肉、豆豉肉汤、金枪鱼沙拉等,甚至可以喝到他们爱喝的饮料。

不过,航天员吃饭并不能随心所欲,他们必须按照地面营养师为他们配制好的食谱用餐,每天吃4顿饭,一周的食谱不重复。

太空食品均为脱水食品,航天员吃前可以把食物放入一个碗形的容器内,再用注射器将一定数量的水注入容器,然后再放进烤箱里加热,不到半个小时,一顿饭就“做”好了。

太空餐桌是特制的,它具有磁性,能吸住刀、叉、勺、碗、盘等餐具,桌上装有冷却器和加热器。吃饭时,航天员必须先把脚固定在地板上,把身体固定在座椅上,以免飘动。

面对摆在餐桌上的饭菜,千万不能着急,一定得注意端碗、夹饭、张嘴、咀嚼一连串动作的协调。

端碗要轻柔,动作太猛,饭会从碗里飘出去;夹饭、夹菜要果断,夹就要夹准、夹稳,最好不要在碗里乱拨拉,以免饭菜飘走,使用叉子效果最好;饭菜夹住后,张嘴要快,闭嘴也要快,因为即使是放到嘴里的食物,不闭上嘴它也会“飞”走;咀嚼时节奏要放慢,细嚼慢咽利于消化,还可以减少体内废气的产生和排泄,避免污染舱内环境。

有些人最喜欢在吃饭时聊天,在太空吃饭则最忌讳边吃边说,否则会使嘴里嚼碎的食物碎末飞出去,飘在餐厅或生活舱内,航天员稍不注意吸进鼻腔就容易呛到肺里。

在太空中喝水也得大费周章,不能像在地面上一样使用水杯,需要将水从储水箱灌到水袋里,再挤到嘴里。

在地面生活时,人体内的抗重力肌会持续起到支撑作用,可到了失重环境下,失去了重力负荷,人体内的抗重力肌就会慢慢萎缩,肌力也会逐渐丧失。

为了对抗失重环境对人体肌肉造成的不利影响,航天员在飞船上升、返回和交接时必须穿着航天服。

航天服是什么样的呢?

它的心脏部位有一个可以拧动的圆形装置,用来调节衣服内的压力、温度和湿度;右腹部处有一根细管,是航天员的通信工具;左腹部处有两条管路,是给航天员供氧和排放二氧化碳的设备。

这次在天宫一号中,地面工作人员还给航天员准备了保暖内衣、运动袜、运动服和短裤等。当飞船在正常轨道上飞行时,航天员就可以换上这些衣服工作或活动。

这些衣服设计比较特别,主要是考虑到太空工作的特殊需求。比如有的衣服装有电缆口,有的口袋用于放置辐射测量仪等。

航天员坐在航天飞船中与飞船一起绕地球航行,日出日落由航天飞船绕地球一圈的时间而定,因此他们无法遵循“日出而作,日落而息”的生活习惯,只能按照24小时一天来安排工作,常常在一天内看到多次日出日落,睡觉时也经常黑白不分,睡着“糊涂觉”。

由于太空中没有重力,他们分不清哪里是上哪里是下,睡觉找不到“躺”的感觉,睡姿千奇百态,在任何地方都可以睡:飘在空中可以睡,靠在舱壁上可以睡,绑在床上也可以睡。

不过,大多数航天员不习惯飘浮着睡,因为醒来时会产生一种掉进万丈深渊的感觉。而且,在飞船速度变化或振动时,飘着睡觉容易出事。

为了获得安全感,他们一般会睡在固定在舱壁上的睡袋里,睡袋拉紧后能给人体施加一定的压力,使人消除那种飘飘欲坠的恐慌感。

现在,在国际空间站,每个航天员都有一个独立的私人睡眠站,类似于地面上的卧室。

睡眠站的一面墙体上竖立着一个大抽屉,将抽屉拉开,展示在面前的就是一个大型的墙体床。睡觉时,航天员会睡在固定在墙体床上的睡袋里;不睡觉时,他们会将大抽屉推进去,存放一些私人用品。

此外,睡眠站中还有台灯、书桌和衣服抽屉。

值得注意的是,在太空中睡觉可不像在地面上,想踢被子就踢被子,也不能随意将手或脚放在被子外面。在太空环境下,睡眠中的人四肢会不受躯干支配而四处飘动,因此,千万不能把手或脚伸出去。

平时看似很简单的刷牙、刮胡子、洗澡,在太空里都变成了有趣却艰难的事情。

失重时刷牙,牙膏泡沫很容易飘起来,飞得满座舱都是,所以航天员会用手指蘸上牙膏在牙齿上来回蹭几下,然后再用湿毛巾把牙齿擦干净。

最初美国人通过咀嚼一种特殊的胶姆糖来代替刷牙,苏联的航天员用手裹着毛巾在口腔内按摩擦洗代替刷牙。这两种方法很简单,但口腔中的细菌不易被清除。

有一次,苏联的医疗人员在给返回地面的航天员检查身体时,发现航天员口腔内有许多致病的细菌。这引起了航天医学专家的高度警惕,于是他们提醒航天员在太空中刷牙要彻底。

后来人们发明了密封式吸水法,航天员便可以在太空中比较彻底地清洁牙齿和口腔了。

在太空刮胡子也不是一件乐事,因为刮下来的胡渣会悬浮在半空中,胡渣一旦不慎落在飞船内则很难清理。

现在,航天员使用一种密封式刮胡刀,它可以通过一条密封管同吸尘器连接,吸尘器能把胡渣吸进废物处理箱中。

你知道在太空中如何洗头发吗?

由于在太空不可能有很多水供航天员冲洗头发,所以航天员的洗发液都是特制的,96%的成分是从植物中提取的,而且可以免冲。

洗发液在失重状态下变成十分细小的颗粒,很容易带走头发上的污垢。洗完头发后,航天员只要用餐巾纸或毛巾在头上一擦,洗发液就被清除得一干二净。

在太空中洗澡就更麻烦了,航天员在太空中洗一次澡要花费不少时间,准备工作就要几个小时,而且水会在空中飘浮,少量的水会呛伤人,甚至溺死人,可长时间生活在太空中的航天员必须洗澡。

美国的天空实验室和俄罗斯的和平号空间站都有洗澡间。早期的洗澡间是一个由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,顶部有水箱、喷头和加热器。

洗澡前,航天员要戴好呼吸器、耳塞和护目镜,然后钻进淋浴罩,待密封后,呼吸器与外界相连,就可打开喷头洗澡了。

由于没有重力,水不会自动从喷头中流下来,因此,需要给水箱中的水加压,使水通过喷头喷出来。洗完澡的水会被净化吸附装置收集到废水箱中,经净化后再重复使用。

后来,科学家对太空洗澡间进行了改进。美国科学家在浴罩内施加0.8个大气压,在罩下装上抽风机。航天员洗澡时打开喷头和抽风机,上面洒水,下面抽水,这样便如同在地球上洗澡一般。

谁说在太空中的生活单调无味,其实航天员也有很多娱乐活动。拍照、看电影、听音乐、玩游戏、看电子书、与家人视频通话等,他们常常玩得不亦乐乎。

美国国际空间站曾举办过一场小型音乐会,音乐会上没有歌迷,航天员自演自唱、自得其乐。音乐会上的乐器包括电子琴、长笛、吉他、萨克斯管和一种澳大利亚土著部落的传统乐器,都是他们从地面带来的。

2012年6月26日晚上,刘洋在天宫一号值守第二个大夜班。在忙完飞行器的照料管理工作、与地面通话结束后,她固定好自己的双脚,简单热身后,凝神静气地练起了太极拳,那柔和自然的动作如行云流水,非常美。在航天飞船上,她还编织了中国结。

在太空中上厕所特别麻烦,不仅不能让排泄物飘出来,连气味都不能散发。因此航天员上厕所,必须坐在精心设计的马桶上。

可人浮在半空中,怎么坐上去呢?

航天员得将自己固定好,首先固定好鞋,然后固定好下身,双手握住马桶两边的扶手,最要紧的是屁股必须与马桶边缘贴紧,使马桶完全密封。

上完厕所后,不用水冲大便,而是用一个特别的抽气机将粪便吸进大便袋里。每上一次厕所,就更换一个袋子,这些袋子中的大便经压缩处理,会暂时存放在马桶内,最后被带回地面。

如果是小便,也会用抽气机将其吸到一个特制漏斗里,经过橡皮管灌进地板下的污水池。

处于失重状态下的人不能正常行走。航天员们要想向前走,必须用双手推拉舱壁上的扶手来帮助身体移动。

有趣的是,他们可以一秒钟变孙悟空,只要双脚离开地面,稍一用力,便可以完成前滚翻、后滚翻的动作,甚至翻好几个筋斗。哈哈,有点意思吧?

他们行走的姿态千奇百怪,想怎么走就怎么走,有时可以打打坐,摆一些可爱或搞笑的POSE。不过,大多数航天员都喜欢飞起来走路,既安全又潇洒。

也因为失重,航天员全身的体液向上半身和头部转移,会出现脸虚胖、鼻腔和鼻窦充血、鼻子不通气等症状,还可能导致贫血。而且由于四肢感觉不到重量,人会产生定向错觉,经常感觉到身体和载人航天器上下倒置。

因此航天员需要进行必要的失重训练,才能适应太空中的失重感。一般的空间站都设有专门用于体育锻炼的“小型体育场”,里面有一些特殊的航天体育器具供航天员使用,其中包括自行车供量计、微型跑道、弹簧拉力器与负压筒等。

2012年,刘洋就曾在太空中骑“自行车”进行锻炼。这种太空自行车与我们平时使用的自行车不同,使用前要先组装,使用时要用束缚带将自己固定在车座上,并扶住舱壁。

太空实验,个性十足

王亚平姐姐在太空中做的那5个实验太有意思了,让我们深刻地感受到了科学的魅力。除了这些实验,在太空中还能做哪些有趣的实验呢?

其实,我们可以做的太空实验可多了,而且很多航天员都曾经做过各种千奇百怪的实验,我们不妨来看看吧。

沙门氏菌毒性增大

沙门氏菌是一种能够引起人和动物食物中毒的细菌,它于2006年和2008年被带上太空。

令人惊讶的是,这种细菌在太空中更显毒辣本色,比在地球上的毒性增强了3到7倍。

在太空中放置12天后,沙门氏菌被注入老鼠体内,只有10%的老鼠活了下来,而在地球上进行类似实验,有40%的老鼠幸存。

科学家发现,在太空中,沙门氏菌的DNA中有167个基因和73个蛋白质发生了变化。也正是这个原因,美国一家生物公司专门开发出了一种沙门氏菌疫苗。

已经退休的宇航员香农·卢西德曾经在俄罗斯卫星Mir上进行了一项流体物理实验:她摇晃一个装有液体的容器,使里面的液体在一个特定位置产生气泡。

根据电脑模型的计算,这些液体不可能产生气泡。但那时Mir卫星上的地球通讯暂时中断了,香农并不知道电脑的预测。

她不停地摇晃,坚持了一个小时,最后,奇迹出现了——气泡形成了。

1992年“亚特兰蒂斯”号航天飞机和1996年“哥伦比亚”号航天飞机升空时,都曾做过一个大胆的实验——部署一颗卫星,上面连着一根21千米长的太空绳,然后拉动绳子,让其拖着卫星在太空中移动,目的在于展示卫星在划过地球磁场时能够产生电流。

在1992年的那次实验中,太空绳伸出了256米,在1996年,19.7米长的绳子被拉了出去,不料绳子却突然断裂。

俄罗斯航天员和美国航天员都在失重条件下做过燃烧实验。

他们点燃了蜡烛,结果蜡烛持续燃烧起来,不过燃烧速度比在地面上缓慢得多,尤其不同的是,火焰不是往上蹿,而是变成了一个圆球。火球外围呈淡蓝色,温度也比在地球上低很多。

“火星500”是一个模拟火星载人飞行的实验,航天器舱内环境完全模拟火星的生活环境。

6名志愿者在舱内度过了520天(前250天模拟飞往火星、中间30天登陆火星、最后240天返回地球),于2011年11月4日成功返回地球。

他们所有的生活和工作都在实体模型航天器中进行,不能和外界直接交流,也不能从外界获取消耗品。

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