宇航员太空生存探秘

http://www.sina.com.cn 2003年10月17日16:18 国际先驱导报

　　本报记者陈辉

　　太空环境与地球表面环境有很大不同，最显著的是失重，人体所有与重力有关的感受都发生异常。此外，还有高真空、缺氧、极度的温度变化、可怕的宇宙辐射、大量的微陨尘等，所有这些都会对人体产生致命危害。“神舟”五号飞船航天员在太空是如何生活的？记者为此采访了我国航天专家，了解到航天员在太空的衣食住行医

　　衣：航天服总重10公斤

　　在太空穿衣服不仅是为了保暖、遮体，主要是为了保护生命。

　　航天服的功能是维持大气压力、提供氧气、排除二氧化碳，防宇宙辐射、隔热、防微陨尘，保护航天员在太空的生命安全。

　　航天服由特殊的服装、头盔、手套和航天靴组成。从功能上看，航天服有舱内服、舱外服两种；从服装内压上看，有低压服、高压服之分；从结构上看，可分为软式、硬式和软硬结合的航天服。无论哪种航天服都由多层组成，必须相互连接形成一个整体，各层质量要高、重量要轻、厚度要薄，以免影响航天员的行动。

　　“神舟”五号使用的是舱内低压航天服，大体分为4层：第一层为内衣裤，布料是纯棉布；第二层是保暖层，它和内衣裤结合，选用太空棉制成；第三层为通风散热层，由很长的微细管道连接在衣服上，在人体与外界隔绝的情况下，它可以把人体产生的热、水和气味带出去；第四层是气密加压限制层，通过充气加压，使身体有足够的压力。舱外航天服还要加上真空隔热层。

　　航天飞机或飞船发射时，航天员必须穿上橘红色的加压服。它的主要功能是在航天器座舱发生故障而丧失压力时，给航天员提供正常的大气压，帮助航天员安全返回地面；如果航天员降落到水中，它还能保暖防寒，而且橘红色既醒目又防鲨。

　　进入轨道后，航天员的穿着比较随意，可以是长袖服装或短袖运动衫，甚至是短裤。在向地面报告工作时，他们会穿上较正式的飞行服。

　　进行舱外行走时，航天员必须穿上舱外活动太空服。它由特殊材料构成，可以防热、防寒、防太空碎片、防宇宙尘、防辐射和提供氧气等。活动服包括上身、手臂、下肢和头盔等部分。航天员在舱外活动8小时，必须返回充电和补充消耗品。舱外活动服使用24次后，就要送回地面进行保养和维修。

　　中国航天员的首批航天服摸起来质感很好，既漂亮又精致。整套衣服的主色调是乳白色的，局部位置镶有天蓝色的边线。衣服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。衣服右腹部位置有一根细管，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。这种航天服属舱内航天服，除了头盔和胶皮手套，整个航天服是用一种特殊的高强度涤纶做成的，能够满足航天员在飞行上升段和返回地面时的各种要求。

　　中国航天服是连体式造型，胸前有两条呈V字形的拉链。打开拉链，将腿伸进去，便可循序地穿在身上。整套衣服重约10公斤，航天员在正常情况下穿戴整齐需要3分钟时间。航天手套是按照航天员手的大小定做的，手套与服装袖口用压力密封分离环相连。航天靴由压力靴和舱外热防护套靴组成，其中压力靴是服装气密加压限制层的延续。航天头盔由头盔壳、面窗结构和颈圈等组件构成。头盔具有减震、隔热、消声、通风、供氧等功能。

　　据专家介绍，一套航天服的价格与一辆豪华轿车差不多。

　　食：太空菜单80多道

　　特定的航天环境使航天员的口味要求变得非常特殊，吸收消化能力也受到一定影响。航天食品就是为适应这些特点而产生的。

　　航天食品必须包含足够的、完善的科学营养，如人体每天所需的蛋白质、脂肪和糖等，并保证含有钙、磷、镁和钾等主要无机元素，还要含有铁、锌、硒、碘等微量元素，以及维生素A、E和其他各种水溶性维生素。此外，航天食品要设法限制食物中的钠、水和纤维成分，以减少航天员的大小便次数。

　　早期太空食品主要是糊状食品、牙膏状食品，由于口感不好、不易软化、碎屑多，基本已被淘汰。如今，航天员的菜单上已有80多种可口的食品和饮料。

　　太空食品可分为日常菜单食品、应急供应食品和舱外活动食品，以适用、营养和方便为标准，主要有水果、蔬菜、乳制品、肉蛋类食品、零食、饮料、汤类和调味品等。

　　科学家们对航天食品进行了科学分类，大体分为6种：一是即食食品，是不需要加工，拿过来就吃的食品；二是复水食品，属于冷冻干燥食品；三是热稳定食品，这类食品是经过加热灭菌自理的软包装和硬包装罐头类食品；四是冷冻冷藏食品，这类食品是在地面上冻好带进太空的，融化后可食用；五是辐射食品，经过放射线杀菌后的食品；六是自然型食品，地面上没经过处理的食品，如新鲜水果、蔬菜、面包、果酱等；七是复水饮料，冲剂或软固体饮料。

　　在太空，航天员只需固定好身体的某一部位就可进餐，食品飘在空中，只要一张口，即可入嘴。另外，用匙比叉可靠，如用匙盛牛奶，如果拿匙的手左右晃动，牛奶是不会被晃出的，因为在微重力条件下，液体的运动只受表面张力、内聚力和粘着力的控制。

　　中国特色的航天食品除了种类繁多的鱼、肉类罐头，面包等传统食品已不多见，主食是脱水米饭、咖喱米饭等，全装在银灰色的袋子里；菜肴也很丰盛，有鱼香肉丝、宫爆鸡丁等，甚至还有大虾等海鲜。它们都是固态复水食品，航天员进餐时，只要将热水倒进去即可食用。由于中国人爱喝茶，所以除了橙汁等常规饮料，冰红茶、绿茶等时尚的现代饮料也一应俱全，不过它们不是液体的，而是小砖头般的固体饮料。水果经过了特殊加工，把草莓、苹果、香蕉、水蜜桃等水果在低温下冷冻，去掉水分，再经过几个程序的加工，橡皮般大小的冻干水果便做成了。

　　据介绍，我国加工的航天食品在“神舟”三号飞船上，已作为特殊“乘客”上天转了几圈。经检验，这些美味可口的食品都经受住了太空环境的考核，就等着在“神舟”五号上为中国第一位航天员服务了。

　　住：蜗居虽小生活挺好

　　在太空的居住环境无法与地面相比，主要是空间狭小，美国第一艘载人飞船只能容纳一个人，舱内面积仅有1.7立方米，穿着太空服的宇航员半躺在里面，身体几乎不能活动。“神舟”五号的活动空间相对来说已变大了不少，但也不足6立方米。好在飞船在天上的时间只有几十个小时，如果要在那样的地方长期呆下去，宇航员就很难正常生活了。

　　随着航天飞机和空间站的问世，太空居住空间有了明显改善，但与地面居住仍无法相比。

　　在太空微重力条件下，睡眠不受姿势的限制，可以躺着睡、坐着睡、站着睡，甚至倒立着睡。在微重力条件下睡眠不需要床，你只要在居住舱中找一个角落，没有噪声和振动干扰，便可以舒服地睡上一觉。但在睡前一定要用一根带子将自己固定起来，否则当你睡着后，由于呼吸的推力会将你的身体推到空中，在舱内飘来飘去，直到碰到某个物体把你撞醒。不过“神舟”五号不会有这种情况，因为空间有限，航天员基本固定在坐椅上。

　　航天员一般在睡袋或卧厢中睡觉，每天睡眠8小时，起床时，闹钟会将航天员闹醒。有时地面控制中心会放“起床音乐”，有摇滚乐、乡村音乐、古典音乐等。

　　航天员也要梳头、剃须、刷牙、洗澡和上厕所等。理发时，必须用吸尘器立即吸走碎发，以免污染环境和侵害人体。洗头则用一种不需要清水漂洗的洗发剂。太空洗澡主要是“海绵浴”，只需一块干布和两块海绵布。失重条件洗澡，不需要太多水，因为极易粘在皮肤上的水不易流掉。目前，只有美国“天空实验室”上有淋浴设备。

　　航天员在太空用的是抽气马桶，马桶内不使用水，而是气，上厕所要将自己固定好，臀部要贴紧马桶边缘，如果马桶内部与外边不能完全密封，气流便不能将大小便带走，大小便会飘逸出来。航天员用水很节约，水源主要是呼吸产生的湿气，经过再生处理，供给航天员使用。

　　在太空，航天员的氧气保障十分重要。短期飞行的宇宙飞船供氧气源是从地面带到太空的，其储存方法有三种：一种用高压气态储存；另一种是用低温超临界液体储存；第三种方法是固态储存，它利用含氧化合物的化学反应放出氧气。目前，俄罗斯和美国都是使用以上三种方法保证航天员的供氧。

　　在太空中保证对航天员安全供氧，必须消除有害气体。根据国外发射的航天器检测结果，舱内有300多种污染物，但绝大多数浓度非常低，不足以造成对人体的危害，其中最大量的是二氧化碳，这是人体呼吸的产物。要消除二氧化碳气体，可采用活性碳法、超氧化物、无水氢氧化锂等方法吸收二氧化碳和其他有害气体，保持空气的清洁。

　　行：宇宙空间的真正飞人

　　航天员离开载人航天器乘员舱，进入太空的出舱活动称为太空行走。太空行走需要进行复杂的准备过程。

　　首先，航天员需要吸氧排氮，同时戴上供氧面罩，吸氧完毕，再穿戴太空服。因为舱内是氮氧混合气，太空服内是纯氧大气，如航天员突然进入，容易产生减压病。一般情况下，在吸氧排氮之前，可通过适当增加座舱氧气浓度，降低座舱大气压力，缩短吸氧排氮时间。

　　航天员穿戴太空服必须在气压过渡舱内进行，其目的是防止座舱在航天员出舱时发生突然减压。穿戴完毕，过渡舱通往座舱的门关闭，然后打开通往太空的门，航天员开始太空行走。

　　其实太空行走也可称为太空飞走，因为在失重条件下，只要航天员碰一下舱体，就能飞起来。

　　舱外行走有两种方式，一种用早期研制的“脐带”与乘员舱连接，航天员所需的氧气、压力、电源和通讯都通过脐带由“母”载人航天器提供，由于脐带长度有限，航天员只能在附近活动。另一种是靠装在航天服背后的便携式环控与生保装置以及载人机动装置，这样航天员可以到100米外活动。载人装置像背包，航天员通过手控器控制其高压氮气从安装在不同部位的推力器喷出，从而改变飞行速度、方向和姿态。

　　太空行走的目的一般是维修航天器、安装太空大型设备、从航天飞机上发射卫星、进行各种科学研究等。因此，太空行走是航天员完成任务的基本手段。

　　前苏联航天员列昂诺夫在“上升”号飞船飞行期间完成了20分钟的太空行走，成为第一个在太空行走的航天员。3个月后，美国航天员怀特在“双子星座”4号飞行中，进行了36分钟的太空行走。目前，太空行走时间最长的人是欧洲航天局的航天员尼可勒，他在“发现”号航天飞机飞行中，曾完成8小时10分钟的太空行走。在国际空间站的组装过程中需要大量的太空行走，根据国际空间站的组装计划，在1998年到2005年间，航天员要完成160次太空行走，在太空停留时间的总和是960小时。

　　据悉，此次我国“神舟”五号的航天员没有太空行走的任务。

　　医：地面“华佗”保驾护航

　　太空环境极其恶劣，各种环境因素都可能对航天员的健康带来危害。因此，在载人航天的全过程中，航天专家们要对航天员进行医学监督与医学保障，确保航天员的身体健康与安全，提高其工作效率，帮助航天员圆满完成航天任务。

　　航天员畅游太空必须始终保持高度警惕，因为太空中存在很多隐性“空敌”。这些暗处的太空杀手对航天员的安全时刻构成威胁。主要的“空敌”有6种：

　　——航天辐射。它主要分为电离辐射和非电离辐射，前者主要有银河宇宙辐射、地磁捕获辐射和太阳粒子，后者主要是光辐射和射频辐射。航天辐射因其严重的损伤性而备受重视。其防护主要从防护材料、发射时间、太阳粒子预报、航天员的抵抗能力、药物等方面来考虑。

　　——乘员舱化学污染。它轻则使航天员产生刺激感，影响工作和生活质量，重则影响航天员的健康甚至中毒死亡，一般来源于航天员的代谢挥发物、乘员舱非金属材料的脱气和燃烧产物、有毒化学品的存放容器或管道的泄漏物、食品和生活用品的挥发物、大气悬浮颗粒等。现在主要通过饮食、选材、预处理、净化等措施来解决。

　　——温度骤变。它是指发生意外事故造成座舱内或服装内的温度较大幅度地上升或下降，导致温度环境变化太大。这容易导致航天员精力分散，耐力降低，工效下降，直至危及生命安全。其对抗与防护主要从选拔航天员、改善系统性能、航天服、提高航天员素质等方面考虑。

　　——航天噪声。它在发射段由火箭发动机噪声和空气动力噪声形成；在轨道段由生保装置、姿控装置和电子仪器设备噪声形成；在返回段由空气动力噪声形成。航天噪声会对航天员的听力、情绪、语言通信、工作效率等造成影响。目前主要防护办法是安装隔声、隔振和吸声装置。此外，航天员身上还有专门的防护工具，如耳塞和耳罩等。

　　——航天振动和冲击。载人航天从发射到返回，所经历的振动和冲击是不同的。在上升段，火箭推进系统和气动力产生振动，发动机点火、关机、分离、解锁等引起冲击；在轨道段，只有部分动力系统会产生很小的振动，飞行器只有与其他航天器、星体或空间垃圾偶然相撞才产生冲击；在返回段，再入大气层会受到减速冲击和开伞与着陆的振动与冲击。它们会影响人的视觉、通话、操作能力等，甚至会产生机械性损伤。目前主要通过配备束缚装备、保持正确姿势、规范通话语句、采用个人防护装备等措施减振和防冲。

　　——超重和失重。超重对航天员的呼吸、视觉、心血管系统、中枢神经系统产生影响，主要通过降低发射段与返回段的过载、避免失控应急过载、耐力训练、航天员选拔等措施解决。失重对血液、骨骼肌、心血管系统、免疫系统、体液调节系统等产生影响，还会引起航天运动病，主要通过选拔、饮食、训练、睡眠、药物等手段进行防护。

　　为了对付“空敌”，必须建有航天员医学监督体系。

　　医学监督主要用来监护航天员在航天全过程中的健康状况，监督涉及航天员健康和安全的设备运行情况等。它一般分为飞行前、飞行中和飞行后三个阶段，飞行前尤其是训练时期的监督，主要是了解与掌握航天员心理与健康状况、生理变化特点与规律以及航天员的各种表现等，同时在即将飞行前，还要对航天员和各种物品、装备进行全面医检。

　　飞行中的医学监督难度大，主要靠遥测、航天员的自测与互测和通讯系统传送医学信息和数据。航天医师通过地面站的医监台，监视从太空发回的航天员身上的各种生理数据，并通过电视与航天员直接对话，对其身体状况作出综合性判断和预测，同时航天员还得定期向地面汇报身体状况。飞行监督的目的总的来说是决定航天员能否继续飞行。飞行后的医学监督主要是进行检疫监督、康复监督等。

　　为了使航天疾病得到及时治疗，在载人航天器中的药箱里，针对可能发生的疾病准备了大量药品，如抗运动病药、镇静催眠药、止痛药、抗过敏药、止泻药、止咳药、消毒药、止血创伤胶布和压迫绷带等。

　　飞行中的医保很关键，航天员在太空越长，发病率越高，必须定时监测他们的生理反应，对可能发生的疾病提出防治方案，合理安排饮食起居和工作，保证7至8小时的睡眠。航天员还得坚持体育锻炼，积极预防和治疗航天疾病，常用的锻炼器材有跑台、健身自行车等。

　　飞行后的医保工作是对航天员进行着陆现场医学处理，送回驻地进行检疫和体检，合理安排生活和日常活动，加速适应地面环境，未发现异常或疾病，便可转入日常医保工作。

　　“神舟”五号航天员的太空生活已经作了周密安排，航天员完全可以在太空进行一次愉快的旅行。

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