宇航员的日常生活是如何的?

2020-06-01 社会 95阅读

遨游太空是充满浪漫与激情的活动,同时也是一项高风险、高强度的劳动。那么,宇航员一天之中需要消耗多少物质与能量?氧气、水和食物是人类赖以生存的三大要素,若断绝供给会危及生命。断绝供给后,人的存活时间有所不同:断氧为2~3分钟,断水为3~5天,断食(不断水)为30~40天。因此,仅仅从生存的角度来看,供氧比供水重要,供水又比供食重要。太空是一个无氧、无水的环境,为了确保宇航员的安全,载人航天器必须供氧、供水和供食。

每位宇航员在太空中平均每天要消耗0.9千克的氧气,同时要排出大约1千克的二氧化碳。从地球带上太空的氧气可以气态、液态和固态的形式存在,也可以化学的形式储存在其他化合物中。“神舟6”号载人飞船上的氧气是以高压气体的形式储存在特种钢瓶中带上太空的。

在正常的轨道飞行中,每位宇航员每天需要饮用大约2.5千克的水。目前,所有载人航天器上的水都需要发射前从地球携带。对于长期的空间飞行而言,除了携带必要的水以外,发展和利用水的回收和再生技术对于减少后勤补给的负担和完成预定飞行任务至关重要。

航天食品的首要功能是供给热能。在短期航天飞行中,宇航员膳食热能供给量一般为每人每天1172千焦(280千卡)左右。各国宇航员每天摄取食品的重量随食品构成的不同有很大的差异。在“神舟6”号上,我国宇航员每人每天的食品重量为0.6千克。

在失重环境的太空中,宇航员一般会出现渴感消失、饮水减少、食欲不振和大量剩食,导致体重下降和营养不良。因此,为了防止出现剩食,各国营养专家都尽力把航天食品做得美味可口,尽可能根据宇航员的个人口味定制。

宇航员的饮食保障设施

空间站上的饮食保障设施也是非常考究的,而该饮食保障装置主要包括:宇航员食品、食品储藏装置、进食装置及处理设施等。

在航天初期,人们认为在太空不能吃固体食物,宇航员的主要食物是用软管包装的肉糜、果酱类膏状食物,吃的时候像挤牙膏似的将食物直接挤入口中。而现在,航天食品都是专门配置的高营养食品,以每个人每天摄取必需的热量来设计,当然食品的种类和营养成分够充分的了。最多的是即食食品,包括肉类、鱼类、细条实心面、饼干、面包等,分别装在罐装及密封软包装中。而在软管装食品中还有几道菜和水果酱、果汁等。另一类是脱水食品,有肉类,也有蔬菜。除此之外,也有一些直接从超市购买的在地球上常吃的易拉罐食品,水果布丁、糖果点心、花生酱、三明治等应有尽有。

各类食品分装在食品柜和冰箱中。进食时,即食品只需在烘箱里热一下便可。事实上,最费事的要数脱水食品,这种食品都装在塑料盒里,盒子的一角有层隔膜,食用前先要对食品进行还原充水。将空心的针管插入盒内,转动充水器的旋钮即可调节热水或冷水的注入量。此外,需要熟食的食物则在厨房的炉灶上烹煮。进餐时要特别小心,宇航员们用叉子或勺子把食物送进嘴里,尽管多数食物比较黏稠,动作还是得缓慢而仔细,否则食物碎块可以把宇航员呛死或者到处飘浮,得用手把它们捕捉回来。

在太空用勺子进食与地球上有所不同,因为没有了地球引力,食物不会稳稳地待在勺底,这些食物有的在勺底,有些却是在勺边甚至是勺尖上。就餐时,每人有一个托盘作餐桌,托盘放在腿上,用钩刺式胶带粘住。脱水食品的塑料盒嵌在托盘的凹槽里,即食食品则用托盘一角的钢夹夹住。托盘上还有一块磁条,使餐具不致飞走。在太空中,零重力可能会导致脑充血而影响味觉,跟感冒了吃东西没味道的情形相似。因此,那些因失重而胃口欠佳的宇航员会吃一些辛辣味很浓的食物。太空中不能用辣椒面一类的调味品,但厨房里备有盐水和辣椒水,装在像眼药水瓶一样可挤压的瓶子里供宇航员取用。进食过程中当然还要防止碎屑及废弃物的乱丢,而是要放在专设的废品收集器中,否则不是垃圾满地,而是垃圾满屋飞。

为了改善宇航员的生活及进行植物的试验,在空间站上还进行植物的栽培和生长试验,这样一来,宇航员既可以吃到新鲜的蔬菜又能减轻地面的负担,一举数得。

宇航员的供水系统

事实上,空间站上的供水系统也是生命保障的重要系统,有意思的是水系统一直在密封的系统内工作,它是由贮水容器、手动泵、防护组件和饮水装置等部件组成的。水一般是由地面带上去的,储存在空间站上的贮水容器内,而饮水装置就是用来饮水的。

当宇航员需要喝水时,可不像在地面上喝水那么方便。他们先要打开防护组件开关,取出个人用饮水管,将之接好,把水嘴放入口内,再按放水阀按钮来饮水,不允许有水滴滴出来。因为水在太空既是必需品也是危险品,空间站里飘浮的水珠如果被宇航员吸入气管可使人窒息而死,渗入设备线路中也是发生事故的隐患。宇航员喝的水第一要保证无菌、不浑、不变质,所以他们饮用的水里都有一种添加剂。由于太空的失重环境使得这里不分上下,把茶杯倒过来,杯子里的水也不会流出来,所以杯子里的饮料也不会自己流进宇航员的嘴里。太空饮料都是干粉,装在铝袋里,袋子上有注水口,饮用前用注水针往袋内注入冷热水均可,再插入吸管就可饮用了,各人的饮料袋上会有彩色标志用来区别。可供宇航员选择的饮品有净水、茶水、可可、咖啡及其他果汁等。

随着技术水平的提高和空间站尺寸的加大,以及多次飞行取得的经验,宇航员在空间站的居住条件不断地在改善,例如有了单独的卧室、专门的餐厅、专门的淋浴洗漱间,还有健身房。这样一来,水的用量必然增加,而空间站的水90%都要从地球用运输飞船运送,是非常宝贵的。为了解决这个问题,空间站上采用水的综合利用,把用过的废水回收后经过处理继续用,甚至将尿液经过再循环后当做饮用水,在很多时候也会由物质的化学反应生成水。

宇航员的呼吸系统

研究表明,在空间站上供应的最好气体应该是与我们地球上大气成分相同的氧—氮混合气。该气体不但符合人的习惯,而且安全。而事实上,舱内的气体供给和控制有着一套复杂的系统,舱内的大气总压力及氧气的分压力是通过传感器来测量的,使它必须接近自然大气压力和混合浓度。

当压力过高时可以通过自动控制排放出去,而压力下降时则可以自动补气。当低到一定的最低限就会报警,产生这种情况的原因往往是由于舱体或管路泄漏或者密封舱门失效而造成。而实际的系统是极其复杂的,除了保证供气外,还要进行压力监测、气体净化、气体成分分析,采用风机促使气体的循环流动,把有害的气体成分减少到允许的范围内等。舱内气体的供应,早期是用大的气瓶由地面携带上去,而后来则由特定物质的化学反应生成。

宇航员的睡眠系统

在失重的环境里,躺下和站着没有区别,所以说宇航员可以不用躺在床上睡觉,他们可以在任何地方、以任何姿势睡觉。宇航员在睡眠中会像灰尘一样在舱内飘来飘去,但是没有谁是这样睡的,因为这样一来就会发生相互碰撞或是撞在舱壁上,人就会不断被弄醒,弄不好还会被撞伤。再说,如果有人上厕所,就要一路走一路把飘浮在四周的睡眠者推开。那么,应该如何睡呢?宇航员一般都睡在布制的拘束袋内,睡袋的顶端系在一个固定的位置或是两端都固定,人钻进去后拉上拉锁,这样既保暖又可固定睡眠者。在空间站里由于宇航员较多,有时也在生活舱中设置双层床,可睡多人,但睡前也要将身体系牢,以免睡着后飞走。在失重环境里睡觉有一个奇怪的现象,就是当人睡着后双臂会自己摆动,这是很有趣的。

在太空,宇航员每次睡觉不超过8小时,其实很多人不愿睡足8小时,而更愿早点儿起床观赏太空美景。事实上,在太空睡觉和在地面一样,也会做梦,此外也会打呼噜,只不过如果是在地面上,翻身时鼾声就会停止,而在太空的失重环境下不存在翻身的问题,所以一旦打起呼噜便很难停下来。

如果大家都睡了,空间站的运行会不会受影响呢?在空间站,人员分为两组,总有一组在值班。不过无论宇航员是醒还是睡,地面指挥中心时刻都在监视着空间站系统的工作,一旦有紧急情况,警铃会叫醒熟睡者。

宇航员的如厕系统

在地面上大小便很方便,只要去一趟厕所就解决了。但在太空中这却成了一件令人头疼的事。太空中的微重力使任何物体都可以到处飞,食物飞起来可以抓回来,工具飞起来也可以抓回来。但要飞起来的是大小便,可怎么办?如果处理不好大小便,不仅会使整个空间站内满是污秽,而且还会使仪器、设备短路而发生危险,所以这大小便问题就成了大问题。空间站中的厕所不仅要求尺寸合适,而且还要求具有能吸出大小便的吸力。尽管男女生理结构不同,不过,现在已设计出了男女通用的厕所。

据资料透露,该便桶的中央有一个管道,管口有活动盖板,管口周围还有一圈很小的吸孔,便桶的右侧有控制杆,可以操作吸孔和盖板的开关。便桶两侧还各有一个把手,宇航员飘到便桶上后将把手向内拉,让他们铐住自己的大腿,这样人就不会在解便时飘走了。宇航员坐好后将控制杆向前推,盖板和吸孔同时打开,大便就通过吸孔被吸走了。然后再将控制杆拉回原位,管口就被盖上,吸泵也被关掉,这时粪便就被隔绝在便桶下面了。用过的手纸不能扔进便桶,便桶左侧的控制杆上有个小桶,它的功能类似真空吸尘器,手纸放进去后会被牢牢吸住。用完后这个小桶要放回到便桶的背后。

那么小便时又怎么办呢?资料上显示,便桶上有一根吸尿管,尿液由这根管子进入储尿箱,为方便不同性别的宇航员使用,吸尿管的吸头有两种,男性用漏斗状吸头,小便前将它接在管子上;女用吸头则是根据女性生理构造设计的,不会有丝毫泄漏。宇航员在升空前要反复练习如何使用太空便桶,看来太空中的“方便”并不方便。

知识点

“神舟6”号

2005年10月12日9时整,“神舟6”号飞船顺利升空,实现了两名宇航员多天飞行,他们分别是:聂海胜、费俊龙。“神舟6”号于10月16日凌晨安全返回,使我国载人航天技术进一步成熟。“神舟6”号实现了第一次进行多人多天太空飞行试验,为未来航天员在空间站生活和工作奠定了基础。第一次实现宇航员进入轨道舱。航天员首次往返轨道舱,进行了失重状态下的关闭返回舱门及检漏试验。第一次进行了真正有人参与的空间科学试验。

解密宇航服

宇航服是保障航天员的生命活动和工作能力的个人密闭装备,可防护空间的真空、高低温、太阳辐射和微流星等环境因素对人体的危害。在真空环境中,人体血液中含有的氮会变成气体,使体积膨胀。如果人不穿加压气密的宇航服,就会因体内外的压差悬殊而发生生命危险。宇航服是在飞行员密闭服的基础上发展起来的多功能服装。早期的宇航服只能供航天员在飞船座舱内使用,后研制出舱外用的宇航服。现代新型的舱外用宇航服有液冷降温结构,可供航天员出舱活动或登月考察。

宇航服按功能分为舱内用应急宇航服和舱外用宇航服。舱内航天服用于飞船座舱发生泄漏,压力突然降低时,航天员及时穿上它,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,让航天员在飞船发生故障时能安全返回。飞船在轨道飞行时,航天员一般不穿宇航服。

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