揭秘航天员的太空⽣活,吃喝拉撒怎么解决?
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⼜到了我们的神⾈飞船发射的⽇⼦了,时间过得真快,⼤家掐着指头算算⽇⼦。从2003年的10
⽉15⽇,杨利伟乘坐神州5号载⼈飞船进⼊太空算起,到现在已经是整整18年了。18年啊,⾜
够⼀个孩⼦长⼤成⼈念⼤学了,真是挺感慨的。
这⼀次,我们的神州13号飞船把翟志刚、王亚平和叶光富3位航天员送⼊了太空,翟志刚是⽼⼿
了,担任指令长,王亚平是⼥航天员,也上过太空,倒是叶光富从来没上去过,算是新⼿吧。
发射的过程倒是很顺利,其中有⼀幕画⾯是⽕箭和⽉亮同框,那倒是显得⾮常漂亮。
这⼀次神⾈13号和以往都不太⼀样,这次采⽤的是径向对接。天宫空间站的节点舱有四个对接
⼝,左右两个对接⼝是专门⽤来对接⼤型舱段的,未来要和梦天号以及问天号对接。尾部还有
⼀个对接⼝,不过尾部的这个对接⼝通常是⽤来对接天⾈货运飞船的。只剩下前向和径向两个
对接⼝是⽤来对接神⾈载⼈飞船的。
神⾈12和神⾈13交接班采⽤的是“先下后上”的⽅式。如果未来要在空间站实现交接班,那么必须
是先上后下。也就是说我们的空间站要同时对接两艘神⾈飞船。这时候前向对接⼝已经被第1艘
飞船占据了。第2艘飞船就只能对接下边的那个接⼝,也就是径向对接⼝。所以,径向对接也是
必须掌握的⼀项技术。
神⾈13号径向对接成功
径向对接⼝和前向对接⼝是不⼀样的。前向对接就好⽐您从屁股后头追着公交车跑,没有左右
上下偏移的问题,只有前后远近追的上追不上的问题。径向对接就⿇烦多了,就好⽐你要从公
交车的侧门上车,可是公交车在横着运动,你要考虑的不仅仅是前后距离,还有左右偏移。显
然要⽐从屁股后边追⿇烦多了。
在太空⾥是三维运动。那是上下左右前后全都要考虑,全都要对准。⿇烦程度⼤⼤增加。不过
这次对接还算顺利,全都是计算机操纵⾃动完成的。
王亚平的“马尾”变成了“冲天辫”
现在,他们已经顺利的进⼊了天宫空间站,毕竟是第⼀次上来嘛,看着哪⼉都新鲜。王亚平扎
了个马尾辫,在太空失重的环境下飘起来了,变成冲天辫了,以前只在动漫⾥见过,没想到这
回见到真⼈版了。
这次任务的时间长达六个⽉,期间也会遇上新舱段发射对接,空间站的体积会加⼤很多。⽽且
他们还有好⼏次出舱⾏⾛的机会。王亚平将会成为我国第⼀个实现太空⾏⾛的⼥航天员。
我国⽬前只有两名⼥性宇航员,⼀个刘洋⼀个王亚平。刘洋是1978年⽣的,王亚平是1980年
的。屈指⼀算,她这个80后都41岁了。其实欧美的宇航员岁数也都不⼩了,因为美国从2011年
以后就失去了把⼈送⼊太空的能⼒,那么多⼈只能排着队等着搭乘俄罗斯的联盟号飞船,⼀次
才运3个⼈,后边有⼀⼤批⼈排⼤队等不上。所以⼀直等到40来岁才有机会,甚⾄是50来岁才上
太空。现在美国靠龙飞船恢复了载⼈航天的能⼒,这个情况应该能缓解⼀点。
我国和欧洲有合作,来⾃欧洲的宇航员也在积极训练,为⽇后进⼊中国空间站做准备,其中也
有⼥性。我们的空间站也是⼀个开放的平台,⼤家都可以参与。当然,美国⼈就算了。他们先
把⾃⼰的法律改了再说。
这⼀次,航天员要在太空⾥驻留半年之久。⽐上⼀次神州12号的3个航天员居住的时间长了⼀倍。⼈类在空间站长期驻留,原本不是问题的问题,也就成了问题。⼈是离不开吃喝拉撒睡的。在太空这个封闭空间⾥,也还是这些⽼问题。
⾸先从吃说起吧。在太空⾥,是不可能像我们地⾯这样想吃什么吃什么的,您没事点个外卖,太空超出服务范围,⼈家不送。
俄罗斯的航天⾷品
毫⽆疑问,太空⾥的⾷物都是地⾯上做好了带上去的。那就涉及到保存的问题,⽐较常见的是罐头⾷品和脱⽔⾷品。脱⽔⾷品啊,顾名思义都是“⼲的”,在太空⾥拿⽔泡开了才能吃,拿微波炉转⼀转就能吃热的了。
⾃然型⾷品就是普通⾷品,想必⼤家也都看到聂海胜他们3个航天员在天宫空间站⾥啃苹果的视频了,看他们仨吃得那叫⼀个开⼼啊。汤洪波啃得最快,扎着马步就把苹果啃完了,弄得国外的⽹友都羡慕嫉妒恨,苹果就属于⾃然型⾷品。
不过那⾃然型⾷品不会太多,苹果份量也不轻,⾃然是不能多带。⼤部分还是脱⽔⾷品。⼝感上其实是有⼀些问题的。也有⼀些新型的航天⾷品对⼝感的影响⽐较⼩,⽐如说辐照⾷品。
国际空间站⾥的汉堡包
在国际空间站上,⾁类和⾯包通常是⽤这种⽅法处理的。⽇本⼈是到哪⼉都忘不了拉⾯,韩国⼈到哪⼉都忘不了泡菜。他们把泡菜和泡⾯做成了辐照⾷品,也就是说⽤⾼剂量的伽马射线照射,经过这样处理的⾷品是可以保存很长时间的,⽽且基本不破坏原来的营养成分。
太空拉⾯
NASA研究⽤红⾊LED来培养植物
现在国际空间站也开始供应⼀些新鲜的⽔果和蔬菜,数量也并不多。我们的天宫空间站上未来应该也能提供新鲜的⽔果和蔬菜,因为我们中华民族是⼀个⾮常擅长种菜的民族。那真是⾛到哪⼉种到哪⼉,到太空也不能例外。⽽且,我国已经制定了登陆⽕星的计划,在太空⾥种菜就不仅仅是个爱好,⽽是⼀个
必须要⾯对的技术难关。去⽕星的路途可是⾮常漫长的,中间也得不到任何补给,那就只能全靠⾃⼰了。
俄罗斯和其他国家合作搞了⼀个“⽕星500”试验。从全世界招募了⼏名志愿者。在⼀个封闭的实验舱⾥⽣活⾜⾜520天。⼀切资源都是事先存放在实验舱⾥的,和外界的通讯联系也有很⼤的延迟。就是为了模拟飞船飞向⽕星的⽣活状态。我们中国也有⼀个志愿者叫王跃参与了这个实验。他⾯临的最⼤的困难就是吃饭,500多天吃不到中国菜。他实在是太想念家乡的味道了,想吃个拉条⼦,可惜实验舱⾥⾯没有啊。再说,俄罗斯提供的航天⾷品虽然也尽量做到味道可⼝,但是真要吃上好⼏个⽉,吃上⼀年多,估计您都能吃出⼼理阴影。
王跃⾛出⽕星500实验舱
所以在太空⾥种菜就成为⼀个⾮常好的补充。这是对⼠⽓最⼤的提振。当然啦,毕竟太空嘛,你想吃个炒菜,西红柿炒鸡蛋?那肯定是不⾏的。你最多做个蔬菜⽔果沙拉,或者你教外国宇航员拍黄⽠,这也是凉拌的。吃不完可以放在冰箱⾥,空间站⾥也有冰箱,保存⼏天没问题。最后,还有⾮常重要的⼀⼤类⾷品叫功能⾷品,其实就是为了补充航天员⾝体所需的各种营养成分。太空⾥的环境和地⾯毕竟不⼀样。他们对抗辐射要求很⾼。那么也就需要提⾼⾷品中的
天然抗氧化剂的含量,⽐如说原花青素、Ω-3脂肪酸,甚⾄是植物的膳⾷纤维都可以预防或者是改善辐
射造成的伤害。
还有,在失重环境下,宇航员的肠道菌也可能退化。所以呢,还需要考虑增加⼀些富含益⽣菌的⾷品。意⼤利⼈曾经把普通酸奶加上蓝莓作冻⼲处理带上太空。在地上是民以⾷为天,在太空⾥也是⼀样,吃饭从来都是头等⼤事。
当然啦。空间站肯定是备有常⽤的药品的,因为航天员在太空⾥⽣了病,那可不是闹着玩的。当然有些事⼉不属于⽣病,⽐如说⼥性的⽣理期。我们这次可是有⼥性宇航员上太空的哦,来⼤姨妈了怎么办呢?她在太空⾥起码碰到6次。有⼈觉得在太空⾥完全失重状态下,会不会造成什么⿇烦?其实这种事⼤可不必担⼼,和在地球上并没有太⼤区别。
佩姬·惠特森
如今上过太空的⼥宇航员不少,⽽且有些⼈在太空⾥⾯住的时间也不短,创造纪录最多的是美国的⼥宇航员佩姬·惠特森,⼈家在太空⾥累积居住了666天,单次最长记录是290天,总共执⾏过10次太空⾏⾛。⼈家没受到什么困扰,感觉和在地球上差不多。
只有⼀件事,⼥航天员们必须要⼩⼼点,那就是别让⾎液混⼊⽔回收系统。因为在空间站⾥所有的⽔资源都是要回收的,⼀滴都不能浪费。回收系统有处理⼈类尿液的能⼒,但是没有处理⼈类⾎液的能⼒。
空间站是离不开⽔的,你总要洗洗涮涮吧,早上起来刷⽛洗脸,上厕所也要冲⽔。再加上⼈要喝⽔,喝⽔就会产⽣尿液。加起来⼤概是2公⽄。⼈也会出汗,也会呼吸,也在向外排出⽔蒸⽓,⼀天下来会向外排出1.8公⽄。我们的空间站⼀般来讲是住3个⼈,⼀天下来要消耗11公⽄的⽔。这些⽔全都不能浪费,全都是要回收的。
和平号的⽔回收处理流程
卫⽣⽤⽔是从下⽔道进⾏收集的。航天员的尿液是从厕所收集的,冷凝⽔是从空⽓循环系统收集的。这是3条不同的线路,俄罗斯⼈的和平号空间站在处理这3种⽔的时候,可以说是泾渭分明,井⽔不犯河⽔。你洗洗涮涮⽤的那些⽔,在净化回收以后还是⽤来洗洗涮涮。舱内收集到的那些冷凝⽔,最后经过净化处理以后,主要⽤来给宇航员喝。尿液经过净化以后,⽤来电解制造氧⽓。这完全是三条独⽴的路线。如果⽔量不够的话,只能靠地⾯补充,⽤进步号货运飞船定期补给。
国际空间站⽔回收处理流程
美国⼈在国际空间站上采⽤的技术就完全不⼀样了,尿液要经过预处理,利⽤真空让尿液在低温下沸腾蒸发,然后再压缩。获得尿液蒸馏⽔。然后把三种⽔混在⼀起,统⼀净化处理,最后达到饮⽤⽔标准。这种饮⽤⽔⽐地上的⾃来⽔还要⼲净很多,可以直接喝。但是俄罗斯⼈⼼理上过不了这个坎⼉,⼀开始还不怎么愿意,后来也就慢慢接受了。其实啊,说是国际空间站,说到底美俄还是两家⼈,好东西都是
两套。
那我国的天宫空间站⼜是怎么处理的呢?据我查到的资料,过程跟俄罗斯是类似的,尿液蒸馏⽔最终是⽤作电解⽔产⽣氧⽓,并不是直接⽤来喝的。当然⽔是不可能100%回收的,尿液处理以后,剩下⼀点点⾼浓度的废⽔,还有压缩处理过的粪便,以及其他的⼀切垃圾,都要装进货运飞船,仍进⼤⽓层⾥烧掉,⼀了百了了。说实话,太空⾥体验最差的就是上⼤号,没有之⼀。后续处理也是最⿇烦的。⽬前有⼀些⽅案是利⽤微⽣物对粪便进⾏处理,但是也还停留在实验室阶段。
洗⾐服呢?算了,不洗了。直接换新的,反正空间站⾥不冷不热,保持恒温,穿的⾐服也不
厚,更换的⾐服多带⼏件就OK啦。⼤不了等补给飞船来了把脏⾐服丢进去呗,随同其他垃圾⼀起扔进⼤⽓层烧掉。
空间站⾥的空⽓成分和地⾯上差不多。21%氧⽓+78%氮⽓。氮⽓不消耗,基本上属于打酱油,始终在空间站⼤环境⾥⾯循环,氧⽓是靠电解⽔制造出来的。有⼈以为,飞船和空间站⾥⾯⽤的氧⽓是⽤的液氧。其实不是这样,因为液氧是⾮常活泼的元素,不安全。能不⽤咱尽量不⽤。⽔是⽐较安全的东西,⽽且容易保存,需要的时候电解⽔就可以制造氧⽓了。所以空间站⾥的⽔资源还是呼吸系统的重要环节。
萨巴蒂尔反应
⼈呼吸是会产⽣⼆氧化碳的,这些⼆氧化碳也不能浪费,⼀个⼆氧化碳分⼦上挂着两个氧原⼦呢,必须给它扯下来。如果要充分利⽤,可以让⼆氧化碳和氢⽓进⾏萨巴蒂尔反应,最后变成甲烷和⽔。⽔就留着⽤了,甲烷可以排到太空⾥了。
当然有⼈说,过去化学课上⽼师教了,太空⾥⾯吸收⼆氧化碳,⽤的是氢氧化锂。这话当然也没错。只是开飞船上去绕⼏天,靠氢氧化锂还算靠谱。3个⼤活⼈在空间站驻6个⽉,靠氢氧化锂吸收⼆氧化碳显然是不⾏的,还是要依靠循环处理系统才⾏。
在2010年,国际空间站的⽔处理系统曾经出过⼀次故障。是宇航员的尿液之中钙浓度超标导致系统出现堵塞。为什么宇航员的尿中钙含量会超标呢?这就是因为在太空⾥,⼈⾻骼中的钙会逐渐流失。经过⼀系列的化学反应,最终形成了硫酸钙,硫酸钙是微溶于⽔的,是粉笔的主要成分。这东西堵住了尿液净化装置。
我们的⾻骼是⼀个⾮常活跃的器官,实际上⾻骼能对外界刺激做出各种各样的反应。⼈在地球上站⽴,实际上承受了全⾝的重量,时时刻刻都感受到重⼒的刺激,如果⾻骼接收不到这些外界刺激的话,就会出现钙流失。主要是因为在失重环境下,⾻形成和⾻吸收的细胞分⼦平衡被打破。⾻形成少了点,⾻吸收多了点。时间长了就会出现⾻质疏松,⽽且肌⾁也会跟着萎缩失去弹性。根据现在的资料,在失重状态下,⾻骼的密度平均每个⽉会下降1%~2%。可是在地球表⾯,哪怕是⽼年⼈,每年才下降1%。可见钙质流失对宇航员的健康威胁有多⼤。
所以呢,宇航员只能加强锻炼,把缺少重⼒所造成的影响尽量补回来。所以⼤家也可以看到。空间站⾥的航天员经常在做各种运动。但是即便如此。国际空间站上仍然出现了尿液处理系统被过⾼的含钙量堵塞的问题。由此可见,即便是拼命锻炼,也只能缓解钙的流失,⽽没有办法完全解决问题。
航天员在锻炼⾝体
长时间居住在太空环境下带来的问题不仅仅是⽣理上的,还有⼼理上的。如果是天天绕着近地轨道转悠,那还好⼀点,起码你能看到⾃⼰的家乡可以缓解⼀下思乡之情。要是去⽕星,地球会在你的⾝后变得越来越⼩,最后变成⼀个⼩蓝点。在这样的情况下,⼈的⼼理上⼜会出现什么样的问题呢?我们前⾯曾经提到过,在俄罗斯搞了⼀次“⽕星500”试验。6名志愿者在实验舱⾥⾜⾜憋了520天,他们都带着⽣理检测设备,最终数据发表在了美国国家科学院院刊上。
结果显⽰,这⼏个志愿者的运动功能减退了。说⽩了就是憋在狭⼩的试验舱⾥,⼤家运动太少。不是看书看电视,就是在打游戏,反正就是懒得动弹。模拟任务的最后⼏个⽉,有3个志愿者⽐他们刚进来的时候每天多睡⼀个钟头,他们的睡眠时间都变长了。这还只是在地⾯模拟的情况,他们毕竟不需要接受失重的考验,如果真的是去⽕星,天知道会出现什么样的问题。
⽕星500实验舱内部
航天员在太空怎么上厕所
所以在太空⾥长时间居住,接受的挑战其实是很⼤的。你别忘了航天员去空间站是上去⼯作的,不是上去休闲的。他们早上起来以后洗漱完毕,吃完早饭也要开例会。每天都有繁重的⼯作在等着他们,他们必须保持⾼昂的⽃志。说实话真的挺不容易的。
要不说这些可爱的航天员都是英雄呢,他们付出的真的很多。
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