为什么在太空中人的身体会长高
太空中的环境也地面环境不一样,很多人都好奇宇航员在太空中的身体长高了的原因。下面小编为大家分享的是太空中人的身体会长高的原因的内容介绍,欢迎阅读!
太空中人的身体会长高的原因
生活在太空里的宇航员,会发现自己在太空里长高了,而且非常明显,最多的可以长高5.5厘米。这是由于太空中的失重在作怪。由于没有了重力,一切都没有上下之分,人体脊骨的椎盘会扩展,所有的关节也会松弛、间隙增大。几十个关节的微小扩张叠加起来,就会使身体明显地增高了。不过,这个现象一经回到地面,几小时后就会消失。
太空里的衣食住行
吃——最容易的事变得复杂奇妙
吃饭、喝水对于生活在地球上的人来说,是一件再平常不过的事了,但在失重环境下的太空生活,宇航员的饮食就变得十分复杂而且特别奇妙。可以说,宇航员的营养需求、食品制备、供给和他们的进食方式等都有一定的特殊性,与他们在地面生活的饮食有着很大的不同。航天食品从本质上讲与地面普通食品是一样的,都是为人体提供能量和营养。但为了节省飞船的空间和发射时的有效载荷,宇航员携带的航天食品应尽可能重量轻、体积小。如营养好的干化饼干和干化香肠,吃时用水泡一下,即可恢复到与新鲜食品相近的味道。航天食品除了要能经受住航天特殊环境因素的影响,如冲击、振动、加速度等的考验而不失效外,还必须针对宇航员在失重条件下生理改变的指数对膳食的营养素作适当调整,如肌肉萎缩就要求食品必须提供充足的优质蛋白质;骨质丢失则要求食品提供充足的钙以及适宜的钙磷比例和维生素等。
宇航员在航天飞行活动中如何进食,对他们来说是一个不小的考验。在失重条件下,一杯盛满水的杯子朝下朝上放都一样,杯子里的水不会自动飘浮或洒落出来,如果放在桌子上,杯子会连同水一起飞起来。所以说,宇航员在地面上原有的吃饭、喝水习惯到了太空就完全不能适用了。一般来讲,各种食物、零件、用具等都是固定好了的。宇航员从食品柜里拿出食品后,要把装食品的复合塑料膜袋剪开一个小口,把叉子和筷子伸进口袋里叉着往嘴里送。为了防止食品碎屑到处飘飞,影响宇航员或设备的正常工作,这种食品往往都用小包装,制成与口大小相近的方块、长方块或小球状的“一口吃”食品,吃时不必再切开。如果宇航员要喝水,吃汤、羹、汁、果酱时,直接从塑料口袋或牙膏状的软铝管里,一点一点往嘴里挤就可以了。
随着火箭技术的发展,宇航员从地面带去的食品可以丰富些了。如湿食品或半湿食品的带汁火鸡、牛肉等,它们的水分含量和地面吃的正常食品相同。现在,宇航员们在太空舱里已经可以使用微波加热器来烘烤食物了。这种微波加热器与地面上使用的加热器有所不同。它上面有一些特制的凹进去的小格。为了防止加热时食物飘浮起来,需要加热的食物都必须固定在这些小格内,插上电源后,一会儿就可以将食物加热到可口的程度。有了它,宇航员们就可以品尝到热烘烘、香喷喷的红烧牛肉、炒蛋、猪排等食物了,其口感与在地面没有多大区别。
穿—一件衣服价值千万美元
人们对于服装的认识往往只局限于其蔽体、保暖、美观、大方等特点,可是当人类进入太空就会发现,航天服的作用早已超出了传统范畴。因为,太空接近真空的压力环境、极端的温度环境,缺乏生命所需的氧气,空间陨尘、空间碎片和空间辐射的威胁等,都需要航天服为宇航员在太空的生活和工作,提供一个良好的防护和保障系统。
航天服按功能可分为舱内航天服和舱外航天服。舱内航天服用于飞船座舱发生泄漏、压力突然降低时,宇航员及时穿上它,接通舱内与之配套的供氧、供气系统,服装内就会立即充压供气,并能提供一定的温度保障和通信功能,保证宇航员在飞船发生故障时能够安全返回。而舱外航天服则更为复杂。它是宇航员出舱进入开放的宇宙空间进行活动的保障和支持系统。它不仅需要具备独立的生命保障和工作能力,包括极端热环境的防护和人体平衡控制、氧气供应和压力控制、服内微环境的通风净化、测控与通信系统、电源系统以及宇航员视觉防护与保障,而且还需具有良好活动性能的关节系统以及在主要系统故障情况下的应急供氧系统。舱外航天服结构上由微流量防护层(外罩)、真空隔热屏蔽层、气密限制层、通风结构和液冷服等组成,犹如一个独立的生命保障系统。一套舱外航天服系统通常比一个健硕的人还要重许多。它的价格自然也不菲,目前研制生产一件舱外航天服要花费上千万美元。
谈到航天服,不能不讲一下“太空喷气背包”。这种背包高约1.25米,宽约830毫米,总重150公斤,内装12公斤液氮,共有24个喷嘴。它像一把没有坐位的椅子,安在宇航员的背上。宇航员可以通过扶手上的开关控制24个微型喷嘴,喷射出背包里的压缩氮气,从而形成各个方向大小不同的反推力,实现不同方向的移动。有了这种喷气背包,宇航员就能在茫茫太空中随心所欲地翻筋斗、旋转,向上、向下、向前、向后地自由移动了。
住——密舱生活考验技巧
宇宙环境是极为恶劣的,对人体有害的主要因素是高真空、高缺氧、宇宙辐射、温度差异等。在这样的环境中宇航员是无法生存和工作的。于是,科学家研制出了一种与外界隔绝的密闭环境座舱用来保护宇航员。供宇航员居住、生活和工作的密闭舱是宇宙飞船上的一个主要部分,是保证宇航员身体健康的环境控制与生命保障系统。生命保障系统最为重要的是供水系统。它的主要任务是供给宇航员生活用水和饮食用水。密闭舱是一个狭小的环境,必须对不断产生的污染物加以净化,以维持舱内空气新鲜,保证宇航员的身体健康。
由于失重飘浮,宇航员行动起来不像在地面上那样自如,坐立不稳摇摇晃晃,稍一抬头仰身就有可能来个大翻身,弯腰时又可能翻筋斗,所以一切动作都得小心翼翼。航天飞行中,睡袋一般固定在飞船内的舱壁上。在失重时分不清上和下,站着躺着睡都一样,所以宇航员既可以靠着天花板睡,又可以笔直地站着靠墙壁睡,只要他高兴。为了防止无意中触及开关,他们睡觉时必须把双手束在胸前。宇宙空间中的睡觉姿势很特殊,失重时,身体完全放松会自然形成一种弓状姿势。在空间轨道站上,宇航员已可享受分隔式卧室和床,但他们在睡觉时必须把自己捆在床上,以免翻身时因失重而飘离。
另外,在宇宙中航行的宇航员和地球上的人一样,也需要有个人清洁卫生的处理,如刷牙、洗脸、洗澡、大小便等等,但这一切都需要有特殊的设施和技巧。比如在失重时刷牙,牙膏泡沫很容易飘浮起来,水珠在舱内飞飘,会影响人的健康和仪器正常运转。为防止这个问题,美国采用一种特制的橡皮糖,让宇航员充分咀嚼以代替刷牙,达到清洁牙齿的目的。宇航员洗澡时,需要将耳朵塞上,带上护目镜,就像潜水员一样。当人进入浴室,还要穿上固定的拖鞋,这样就不会飘浮起来了。美国“奋进”号航天飞机上装备有一种太空马桶,造价高达2340万美元。这种马桶可贮存处理更多粪便,有独立的尿液分离器,可将尿和粪便分开处理。马桶上的气流导引装置,解决了失重条件下人体排泄的困难。
行——防止成为茫茫太空的人体卫星
1965年3月18日,苏联宇航员列昂诺夫离开“上升”2号飞船密闭舱,系着安全带第一次到茫茫太空中行走,开创了人类太空行走的先例。然而太空行走与人们在地面上的行走不能相提并论,其困难程度是常人难以想像的,需要诸多的特殊技术保障措施。
由于太空处于真空状态,没有大气层的保护,温度变化也很大,太阳照射时温度可高于100℃,无阳光时温度可低于-200℃,同时还存在着能伤害人体的各种辐射和微流星体,因此在太空行走时,必须身穿特制航天服。同时,由于宇宙飞船、空间站、航天飞机这些载人航天器密闭舱内的人造气压、空气组成基本与地面相同,故人体内吸有一定量的氮气,而航天服内的气压较低,仅为大气压的27.5%,宇航员如果猛然出舱,遇到低的气压后血液供应会较差,溶解在脂肪组织中的氮气游离出来却不能通过血液带到肺部排出而形成气泡,因此可能造成气栓堵塞血管,引发严重疾病。所以宇航员出舱前需要吸取纯氧将体内氮气排出,以免隐患。
在太空行走的宇航员围绕地球高速运行时,在广袤的空间中没有参照物,无法分清物体的远近大小、速度快慢,如无保险措施,就可能会丢失在茫茫太空中而成为人体卫星。再加上载人航天器和自己都在运动,宇航员有时会被搞得晕头转向,亦有可能出现危险,所以太空行走需要采取保险措施———身系安全带。安全带犹如婴儿的脐带将宇航员与航天器连接起来,以防宇航员在太空中走失。1984年2月7日,美国的“挑战者”号航天飞机在进行第11次飞行时,宇航员布鲁斯·麦坎德里斯穿着一种带助推装置的航天服,首次在不系安全带的情况下在太空中自由行走了95分钟,捕获了已经停止工作的“太阳峰年”号人造卫星,并对其进行修理,排除故障后又将其重新送回轨道。布鲁斯完成了航天飞机首次捕获卫星的任务。这次太空行走也为人类在太空中的活动开创了新的天地。但为了保险起见,现在宇航员仍被要求系安全带。万一宇航员不能自己走回航天飞机,可以用牵引缆索把他拉回来。
太空生活看似有趣,实际上是对宇航员生存技巧的一大考验。看来要做个太空人,享受一下与地球人不一样的生活,还真不是件容易事。
太空中的环境
自宇宙大爆炸以后,随着宇宙的膨胀,温度不断降低,当前,太空已成为高寒的环境,平均温度为零下270.3℃。
在太空中,各种天体也向外辐射电磁波,许多天体还向外辐射高能粒子,形成宇宙射线。如太阳有太阳电磁辐射,太阳宇宙线辐射和太阳风,太阳宇宙线辐射是太阳在发生耀斑爆发时向外发射的高能粒子,而太阳风则是由日冕吹出的高能等离子体流。
许多天体都有磁场,磁场俘获上述高能带电粒子,形成辐射很强的辐射带,如在地球的上空,就有内外两个辐射带。由此可见,太空还是一个强辐射环境。
太空还是一个高真空,微重力环境。重力仅为百分之一到十万分之一g (g-重力加速度) ,而人在地面上感受到的重力是1g。
太空垃圾危害
自上世纪50年代开始进军宇宙以来,人类已经发射了4千多次航天运载火箭。据不完全统计,太空中现有直径大于10厘米的碎片9千多个,大于1.2厘米的有数十万个,而漆片和固体推进剂尘粒等微小颗粒可能数以百万计。
不要小看这些太空垃圾,由于飞行速度极快(6-7公里/秒),它们都蕴藏着巨大的杀伤力,一块10克重的太空垃圾撞上卫星,相当于两辆小汽车以100公里的时速迎面相撞--卫星会在瞬间被打穿或击毁!试想,如果撞上的是载人宇宙飞船……而且人类对太空垃圾的飞行轨道无法控制,只能粗略地预测。这些垃圾就像高速公路上那些无人驾驶,随意乱开的汽车一样,你不知道它什么时候刹车,什么时候变线。它们是宇宙交通事故最大的潜在"肇事者",对于宇航员和飞行器来说都是巨大的威胁。
当前地球周围的宇宙空间还算开阔,太空垃圾在太空中发生碰撞的概率很小,但一旦撞上,就是毁灭性的。更令航天专家头疼的是"雪崩效应"--每一次撞击并不能让碎片互相湮灭,而是产生更多碎片,而每一个新的碎片又是一个新的碰撞危险源。如果有一天,等地球周围被这些太空垃圾挤满的时候,人类探索宇宙的道路该何去何从呢?
太空垃圾是人类在进行航天活动时遗弃在太空的各种物体和碎片,它们如人造卫星一般按一定的轨道环绕地球飞行,形成一条危险的垃圾带。太空垃圾可分为三类:一是用现代雷达能够监视和跟踪的比较大的物体,主要有种种卫星、卫星保护罩及各种部件等,这类垃圾当前已达8000多个;二是体积小的物体,如发动机等在空间爆炸时产生的,其数量估计至少有几百万;三是核动力卫星及其产生的放射性碎片,到2000年,这类卫星送到地球轨道上的碎片达3吨。
1957年10月4日,前苏联成功地发射了第一颗人造地球卫星,揭开了人类空间时代的序幕,同时也为太空送去了第一批垃圾。当时,宇航员完成飞行任务,把卫星的装载舱、备用舱、仪器设备及其他遗弃物都留在了卫星轨道上。此后,随着人类太空史上的一次次壮举,太空垃圾与日俱增。人类先后已将4000余颗卫星送入太空,当前仍在正常运转的仅有400余颗,其余的或坠毁于地球表面,或遗留在太空,成为太空垃圾。据统计,当前约有3000吨太空垃圾在绕地球飞奔,而其数量正以每年2%-5%的速度增加。科学家们预测:太空垃圾以此速度增加,将会导致灾难性的连锁碰撞事件发生,如此下去,到2300年,任何东西都无法进入太空轨道了。
太空垃圾给航天事业的发展带来了隐患,它们成为人造卫星和轨道空间站的潜在杀手,使宇航员的安全受到严重威胁。要知道,太空垃圾是以宇宙速度运行的。一颗迎面而来的直径为0.5毫米的金属微粒,足以戳穿密封的飞行服;人们肉眼无法辨别的尘埃(如油漆细屑、涂料粉末)也能使宇航员殒命;一块仅有阿司匹林药片大的残骸可将人造卫星撞成"残废",可将造价上亿美元的航天器送上绝路。在人类太空史上,太空垃圾造成的事故和灾难屡见不鲜。1983年,美国航天飞机"挑战者"号与一块直径0.2毫米的涂料剥离物相撞,导致舷窗被损,只好停止飞行。1986年,"阿丽亚娜"号火箭进入轨道之后不久便爆炸,成为564块10 厘米大小的残骸和2300块小碎片,这枚火箭的残骸使两颗日本通信卫星"命赴黄泉"!1991年9月15日,美国发射的"发现者"号航天飞机差一点与前苏联的火箭残骸相撞,当时"发现者"号与这个"不速之客"仅仅相距2.74千米,幸亏地球上的指挥系统及时发来警告信号,它才免于丧生。据计算,当前太空轨道上每个飞行物发生灾难性碰撞事件的几率为3.7%,发生非灾难性撞击事件的可能性为20%。以此计算,今后将每5-10年可能发生一次太空垃圾与航天器相撞事件,到2020年将达到2年一次。
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