宇航员能在太空活多久

赵天

在奥斯卡获奖影片《地心引力》中，宇航员身着太空服，在宇宙空间里挣扎飘浮，最终克服重重困难，回到地球。人类真的仅仅依靠宇航服就能在太空中存活下来吗？如果能，最多能活多久？

人类不穿太空服能在太空中活多久？

众所周知，宇宙空间里不存在供生物呼吸的氧气，这也是生物无法在太空生存的直接原因。人体一旦暴露在宇宙空间里，会瞬间失去外部供氧来源，只能依赖于体内血液中储存的氧气保持清醒。但血液中的氧气含量只能保证人在失氧后清醒15秒左右，之后缺氧的血液将被输送到大脑，人会逐渐失去知觉。然而这并非意味着宇航员被“判了死刑”，如果在宇航员昏迷过去的1～2分钟内将其及时拉回充满氧气的空间，他们就有可能被救活。

当我们落水时，本能会让我们屏住呼吸，以免肺部进水威胁生命；如果我们暴露在太空中时这样做呢？听起来不可思议，但这会导致我们更快死亡。

我们在地球上吸气时，空气会进入肺部，对肺壁施加相当于地球大气压力的恒定压力，呼吸的过程中波动很小。宇宙空间处于真空状态，没有大气，也就没有大气压，当我们暴露其中时，没有大气压平衡体内的空气压力，肺会逐渐膨胀，此时如果你屏住呼吸阻止快速膨胀的空气离开体内，将使肺部加速膨胀并很快破裂。所以一旦暴露在太空中，首先要做的是保持正常呼吸。

人体缺乏大气压力，除了肺内空气会膨胀外，体液还会沸腾！

我们的体内充斥着的液体，统称体液。液体都是有沸点的，当液体达到一定温度时，液体的蒸汽压将等于其周围空气的压力，这一温度就是液体的沸点。同样，体液也有沸点，在没有外部空气压力的太空，体液（唾液、眼泪、汗水等）的沸点将大大降低，进而立即开始沸腾、蒸发！不过我们的血液不会沸腾，因为血液里的循环系统能维持血压稳定，防止血液沸腾，但溶解在血液中的氮分子会汽化，使血液循环组织膨胀，让我们的身体膨胀至原先的两倍大，严重损害部分器官组织。

好在我們的皮肤有足够弹性容纳蒸汽，待到周遭恢复正常大气压时，我们膨胀的身体也会恢复正常。

除了缺失大气带来的致命威胁外，宇航员暴露在太空中还将承受未屏蔽的宇宙辐射和太阳风，会被晒伤甚至威胁生命安全，会导致人体组织受损、DNA变异，增加癌症和白内障发生的概率，导致不孕不育。此外，宇宙空间里快速飞行的微流星体和太空碎片，能像子弹一样射穿人体。

有关太空的电影和文学作品都告诉我们太空很冷，人体失去宇航服的保护后，会立即被冻结，但事实并非如此。太空低温是毫无疑问的，然而人体要被冻结的话，首先体内的热量需要离开人体，热量离开人体的唯一途径是辐射传递，辐射的传导和对流又需要一种介质来传递热量，空无一物的太空中恰恰缺失这些介质。考虑到热量在太空中辐射传递的速度会很低，所以人体在极寒太空中暴露后，并不会被立即冻结，而是会在12～20小时内被慢慢冻结。

那人类穿着太空服能在太空中活多久？

宇航员在太空旅行时会穿着两种不同类型的太空服。

一种是压力服，于飞船升空和返回地球大气层时穿，在发生减压紧急情况以及升空着陆可能发生的任何事故时，宇航服可以起到保护宇航员的作用；除此之外，宇航员还需要携带氧气罐或者其他衬垫来抵御太空辐射。

另一种太空服是舱外航天服，顾名思义，这种太空服是宇航员在进行舱外活动时穿着的，用于保护宇航员免遭前文所述的所有威胁。而舱外航天服可分为两个主要部分：压力服和生命维持系统。

压力服由上躯干、下躯干、降温服和头盔四部分组成。从内而外，宇航员在进行随意的太空行走之前要首先穿一件降温服，这件降温服由网眼氨纶材料制成，覆盖着100米长的微管，4.4℃～10℃的水持续流过这些微管，帮助散热；降温服外面是坚硬的上躯干部分，由多层轻质量玻璃纤维构成，最内层是一个尿烷涂层可充气尼龙衬底，起到调节身体压力的作用，可充气尼龙衬底向外分别是涤纶抑制层和抗撕裂尼龙层；接下来向外的5层是聚酯薄膜层，起到保持体温的作用；再向外是几层防水防火层；最外层是由3种不同材料制成的白色涂层，有助于反射阳光。

生命维持系统安装在太空服上躯干部分，包括氧气罐、二氧化碳过滤器、电池、压力调节器、无线电和其他通信设备、水箱、泵、冷却系统、循环氧气扇等。生命维持系统中所有电子和机械组件均通过安装在上躯干部分的一个显示控制模块进行控制。

太空头盔由坚固的塑料制成，与宇航服类似，它有助于提供一个加压空间。镀金护目镜和遮阳板保护宇航员免遭阳光直射，同时头盔的通风系统可给生命维持系统输送氧气。

压力服和生命维持系统结合在一起可充当“单人飞船”，允许宇航员进行地外勘测或者国际空间站必要的舱外维修工作。压力服中的上躯干和下躯干部分可以保护宇航员免遭宇宙辐射和微流星体的伤害，可提供大气压，并有助于保持体温。

由于在太空舱外活动需要持续几小时，宇航员在进行舱外活动之前需要吃食物和喝水。为了谨慎起见，他们还需要将装饮料的袋子填满，并在太空服上附加一个水果棒。宇航员可以依据自己的需要选择0.6升或者0.9升的饮料袋，从饮料袋中伸出一根带有阀门装置的吸管，放置在头盔中的嘴部旁边，当宇航员喝水时，吸管阀门会自动打开。水果棒则被可食用的米纸包裹，放在靠近颈部的袖子中，上端延伸至嘴部附近，每当宇航员咬一口水果棒，剩余的水果棒将被拉近嘴部。

生命维持系统背包中的两个氧气罐可支持宇航员在舱外活动6.5～8小时，具体时间因人而异，取决于个人的身体代谢率，因为每个人的氧气消耗量和产生的二氧化碳量都不同。同时，舱外航天服的压力相当于地球大气压的1/3，在该压力下，空气中无法容纳足够的氧气。因此，对于氧气罐内那些纯氧气，二氧化碳量过滤系统也是必不可少的，它能过滤人体呼出的气体，并帮助未吸收的氧气再次循环。一个附在生命维持系统底座的应急氧气包，可提供大约30分钟的额外氧气供应时间。

因此，宇航员身穿太空服在危机四伏的宇宙空间中最长存活时间，取决于太空服所含的氧气量。目前的太空服仅能提供6.5～8小时的太空探索时间，如果宇航员希望继续飞行，则需要返回飞船更换氧气罐。迄今为止，最长的太空行走纪录是宇航员吉姆·沃斯和苏珊·赫尔姆斯创下的，他们花了8小时56分钟维修国际空间站。