曾經有一個加拿大宇航員在國際空間站,展示了擰幹濕毛巾的試驗。但是怎麼也擰不幹水分,就像膠水一樣牢牢粘在毛巾上。
稍微懂點物理知識的觀衆老爺或許知道,這是由于失重的緣故造成的。
那麼你們知道太空中還會有哪些奇妙的現象麼?
萬有引力告訴我們,宇宙一切事物都存在吸引力,這個力和物體的質量成正比。
人類進入太空可以看做是擺脫地球引力的過程,當到達外太空失去地球引力的時候,自身重力也會消失,就會像玄幻小說裡的人物一樣,不用借助任何外力可以懸浮騰空,隻要有一個作用力,就可以朝力的方向無限直線運動。
這種失重變化在不同的物質上表現也不同,例如水會變成一個球形。
因為液體表面有一個張力,張力趨勢液體表面積減少,而球形的表面積最小,于是失重的水會變成一個漂浮的水球。當給到一個物體時,水又會在引力作用下被吸附到物體上,由于水的流動性又會均勻受力,包裹在物體的表面。
所以前面的濕毛巾實驗,擰不幹水分是由于水沒有受到其它引力,就算擰到天荒地老,也無法脫離毛巾的束縛,而且水還會被吸附到人手上,像是敷了面膜一樣。
除此之外,人的體液也改變狀态。
到了外太空會發現壓根就哭不出來,因為零重力的環境下,眼淚不會順着臉頰向下流,而是在眼珠上聚集,模糊人的視野,隻有用幹紙巾才可以吸幹眼淚。
不光是水變得很神奇,連火也變得奇奇怪怪的樣子。
由于沒有氣流的運動,火苗呈圓形向四周發光發熱,但是燃燒的速度相當慢,亮度和溫度也沒有在地球上高,這是因為火燃燒的本質是一種氧化反應,外太空失重的環境下,氣體流動性差,氧氣補充沒有地球上那麼快,所以産生的熱量并不高。
除了這些,還有很多因為失重而産生的奇妙現象,或許屏幕前的你會覺得十分有趣,甚至覺得宇航員一邊可以漂浮在空中睡覺,一邊還可以看看浩瀚的星空,甚至是俯瞰藍星的整個面貌。
以至于你也有了想一探太空的想法,但事實真的是如此麼?
根據美國宇航員霍普金斯的描述,在太空睡覺可不是一件容易的事。
首先是在地球上躺平才有睡覺放松的感覺,但是在失重環境中,是找不到這種感受的,即使勉強睡着,偶爾也會因為下墜感被驚醒,宇航員必須克服這種心理和生理上的差異,習慣懸在半空中睡覺。
當然,目前的科技還是給宇航員提供了良好的休息環境,國際空間站上就有專門安置床鋪的休息區。不過這個床可不是想象中的1.8米席夢思大床,而是一個特制的狹小睡袋,被垂直安置在天花闆和地闆之間,雖然豎着睡覺,但是太空裡可沒有上下左右之分,多少有點躺平的感覺就行。
睡覺時,宇航員的雙手必須把手臂放在胸前,以免熟睡時碰到儀器設備的開關。同時也是因為失重環境下,睡眠中的人會有四肢脫離軀幹的感覺。一名前蘇聯的宇航員睡覺時把手臂放在睡袋外面,朦胧中把自己的手臂當成向自己飄來的太空怪物,吓出一身冷汗。
也有不喜歡鑽睡袋睡覺的宇航員,他們會用繩子把自己“綁在”艙壁上睡覺。如果不固定身體的話,呼吸氣體産生的推力會讓人在太空艙内飄來飄去,有可能碰到其他人。
因為宇航員需要保持好精力完成太空任務,所以睡覺是頭等大事。
但是宇航員實在睡不着怎麼辦呢?
NASA為此專門成立了一個機構來指導航天員睡覺,通過睡眠認知療法來幫助航天員解決睡眠問題。國際空間站的航天員可以選擇服用褪黑激素,這是一種調節睡眠的補充劑,是非常流行的非處方睡眠助劑。
如果以上兩種辦法都不管用,作為最後的手段,國際空間站的宇航員還可以使用安眠藥。
看到這裡是不是覺得在太空睡覺,是不是沒有想象中的那麼美好?
其實不光是睡覺,在太空裡吃喝拉撒都挺困難的。
前面講到由于失重,水是無法自然流動的,就算把杯子倒過來,水也無法流進宇航員的嘴裡,宇航員喝的水裝在一個特制的袋子裡,袋子有一個注水孔,每次喝水需要用吸管插入注水管吸飲,一般沒有經過訓練的人,有可能都喝不到水。
别以為隻是喝水是個技術活兒,太空上排便同樣是個技術活兒,就比如這個太空馬桶就不簡單。NASA花了6年時間,耗資2300萬美元研制了一個名叫“通用廢物管理系統”的新型太空馬桶。
不用驚訝價格,這馬桶的确可以在北上廣深買上10套100平的大房子。
造價這麼高功能肯定強大,那麼它有多厲害呢?
由于失重的原因,宇航員是沒辦法正常排洩的,如果不借助外力,排洩物會在萬有引力的作用下,附着于人體,那簡直不敢想象。太空馬桶多采用3D打印的钛合金風扇分離器,可以産生強大的吸力,将排洩物吸入馬桶,而且還會自動噴出氣流,防止排洩物的氣味擴散到太空艙。
另外,太空馬桶還要承擔處理尿液和糞便的功能。
尿液含有96%的水分,大便也有70%的水分,不要小看也不要覺得重口味,這些水資源在外太空顯得彌足珍貴。因為從地球運輸飲用水到太空的成本太高,一升水的運輸成本達到了3萬美元。
最主要的是,宇航員的尿液是不能随意排放的,因為和平号空間站的宇航員直接把尿液排向太空,等到快退役的時候,發現空間站的太陽能電池闆被尿液包圍,發電效率降低了40%。而且尿液還會結冰,加大飛行器發生碰撞的概率。
所以宇航員的尿液隻能參與到循環使用的系統當中,既經濟環保又安全。
太空馬桶中加載了尿素生物反應器電化學系統,通過化學反應将氨分解為水和能量,尿液和大便中的水分,可以轉變為可直接飲用的純淨水。如果宇航員在太空中生活一年的話,要喝掉700多升經過處理的尿液,僅僅這一點估計可以勸退99%想做宇航員的人吧,所以每一個宇航員都是值得敬佩的英雄。
如果做個對比的話,宇航員的太空生活裡,隻有吃是最省心省事的。
注意這隻是相對而言,宇航員在失重環境中待一陣子,都會出現一種叫查理·布朗效應的生理反應,具體感受就像是得了重感冒,臉紅脖子粗,味覺會變得遲鈍,消化能力也會受到影響。
蘇聯人季托夫是史上第二個進入太空的人類,也是史上第一個在外太空“吃飯”的人,或許不能稱之為飯,因為那是一種狀如牙膏的流食,沒有什麼口感可言,隻能是維持宇航員所需的能量。
美國後來者居上,NASA從泡面中得到靈感,從此航天食品進入“方便面”時代,而到了阿波羅登月時,又開發出罐頭航天食物,航天員總算是吃得上比較正常的食物了。
直到空間站建立,航天飛機時代到來,宇航員才算是過上了“人間煙火”的日子。不僅空間站裡準備了各種各樣的豐富食物,還配備了标準的太空廚房,既可以制冷還可以加熱。每天除了正餐以外,還有各種零食供應,航天飲食正式進入太空零食時代。
NASA為宇航員提供了180多種食品,俄羅斯準備了150多種食品。
而航天飛機每次補給貨物,裡面裝的有相當一部分是航天美食。
隻要空間站裡的宇航員發一封郵件申請,地面的營養師會根據宇航員的要求定制出更新鮮的航空食物,這就等于宇航員在太空也可以“點外賣”。
不過外國宇航員跟我國宇航員相比較而言,别的不敢說,在吃的這個問題上,那還是差了點意思。八大菜系裡的菜品以及各種風味調味醬,由宇航員根據自身的口味自行選擇。
例如宮保雞丁、魚香肉絲、紅燒肉等等,這就是我國首次載人航天飛船對接天宮一号時期,3名宇航員的夥食清單,一共有100多種。再配上老幹媽、四川麻辣醬等重口味調味品,能極大緩解宇航員味覺遲鈍的效應。
千萬不要覺得宇航員的飲食太奢侈了,他們為人類探索太空,付出太多犧牲甚至是生命的代價,進入太空後首先要面臨失重效應,前庭系統和腦部相關神經或出現紊亂,表現之一就是無法抑制的惡心。
由于長時間缺乏重力和運動,宇航員的肌肉和骨骼還會不斷失去,骨骼質量會在幾周之内直線下降。神舟十一的景海鵬和陳東在太空待了33天,身體極有可能失去了大約10%的受力骨質和20%的肌肉。
所以當景海鵬從太空返回地面時,是被人擡出來的,因為身體無法承受重力,沒有行動能力,需要很長時間才可以恢複。
還有很多宇航員離成功隻差一步卻不幸犧牲,在加加林進入太空之前,邦達連科在試驗時被活活燒死。
阿姆斯特朗登月之前,阿波羅一号的三名宇航員也在試驗時被燒死。
盡管航天技術已經發展了60多年,宇航員依舊是超高風險的職業,一共有558名宇航員進入太空,至少有30名在訓練和任務期間犧牲。
看到他們光鮮亮麗的同時,也别忘了為他們喝彩和鼓掌。
不管是成功的,還是默默犧牲的,他們都是偉大的英雄!
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