书城科普必知的航天科技(青少年科技爱好培养)
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第13章 太空探索(4)

长期在孤独环境中超负荷地工作,不仅容易疲劳,而且容易发生心理应激。心理应激的主要表现是焦躁不安,情绪激动,睡眠中多梦,睡眠质量不高,甚至失睡、情绪低落、抑郁,常常产生错觉和幻觉,容易发火,迁怒于人,造成人际关系紧张。

心理应激不仅影响工作,而且影响身体健康。所以航天科学工作者十分重视对心理应激的研究和处理。美国和苏联科学家曾对潜艇、南极考察站的工作人员,以及征集自愿者在航天模拟器上进行试验研究,寻找应付心理应激的方法。

一般在长期太空生活中容易产生心理应激。特别在6、7个月以上的长期航天中时有发生。

在接近返回地球时也易产生心理应激。

在航天器发生重大事故危机时,也易发生心理应激。

在听到重大的航天事故消息时,也会使正在飞行的航天员产生心理应激。

太空病变治疗

人在太空生病,是不可避免要发生的事情,失重给在太空治病带来许多麻烦。

首先是诊断难,失重使胸部、头部充血,外貌发生变化,望诊、听诊难以准确。

其次是治疗难。

目前,对付失重和其它航天环境对航天员的一般影响,按照预定的健康保障措施执行,其中最重要的是加强体育锻炼;对偶尔发生的小病痛,地面医生通过遥测诊断后,指导航天员服用配备的药品也可解决;对急病、重病,则需送回地面治疗。

将生病航天员送回地面,对急病患者来说,可能因丧失宝贵时间而危及生命,这是最大的问题。另一个问题是花费昂贵,一般需要2~3亿美元。因此,未来的解决办法,应在太空建医院,收治太空病人,在此之前,应视情况分别处理。1987年2月8日,苏联航天员亚·拉韦金和尤·罗曼年科乘“联盟TM2”号飞船进入“和平”号航天站工作,预计在太空生活1年,但拉韦金中途生病,地面指挥中心决定让他随另外两名短期飞行航天员一起,于这年7月30日乘原飞船返回地面治疗。后来,罗曼年科也感觉疲劳,但地面指挥中心没有让他返回地面,而是逐渐减少他的工作时间,由原来的8.5小时,逐渐减少为6.5、5.5、4.5小时,直到最后停止一切工作,使他创造了太空连续飞行326天的纪录。

太空锻炼身体

目前,对抗失重引起的生理变化的主要办法是加强体育锻炼。不过体育锻炼项目仍要受到失重和环境狭小的制约。单杠、双杠、举重、哑铃等靠反抗重力的项目达不达锻炼的效果;各种球类、游泳、滑雪、滑冰、越野、爬山等则受失重和场地的双重限制无法进行。目前,失重环境中的主要体育锻炼项目有如下一些。

踩自行车练功器。锻炼者坐在固定的车架上,身体用安全带固定,以免飘浮,双腿套在弹力带上,克服弹力带的弹力蹬动车轮,所作的功由记录器记录下来。

在微型跑道上跑步。锻炼者站在皮带式滚道上,双腿套上弹性带,以模拟人在地面上的体重,迈步时,一般需克服约490牛的弹性带拉力。

拉弹簧拉力器。弹簧的弹力与重力无关。在失重环境中拉弹簧拉力器,与在地面上一样费力,可以达到锻炼的效果。一个弹簧拉力器一般有5根弹簧,每拉长0.3米,需用力107.8牛。

作徒手体操。这是短期航天的主要体育锻炼项目,每天两次,每次30~60分钟。作体操时也要当心失重的捉弄。曾有航天员在做头部运动和甩动四肢时,感到头好像在脖子上360度地转动、四肢好像离开了躯体。

穿负压裤子。这是一种准体育器材。穿上后将裤子中的空气抽掉,造成下身负压,促使体液流向下身。

体育锻炼对抗失重影响的效果是非常明显的。如在太空生活326天的罗曼年科,虽在后期因疲劳而逐渐停止了工作,但仍依照专家制订的体育锻炼程序,每年坚持锻炼,使脉膊、血压始终保持正常,体重、骨钙和肌肉虽有稍许下降,但都在正常范围内。

太空是漆黑的

宇宙航行,美景无限。

宇宙飞船启航,这时速度较慢,仍可定眼观看宇宙背景。嗬,好一幅美丽的画面。在太空真空中看星星,与在地球上看不同,由于没有大气层的影响,星星显示的都是它们本来的颜色,即由于它们的温度不同,而分别呈黄、红、蓝、白颜色。它们射出的光芒也没有大气折射造成的闪烁。没有了大气层的影响,宇宙背景呈深邃的黑色,使满天星斗像是在黑色天鹅绒上用一颗颗晶莹剔透的宝石镶嵌出的各种图案。飞船的运动,又使这一切具有动感,活像是在立体电影院中欣赏三维电影!

欣赏之余,又会有这样的沉思浮现脑际:宇宙背景为什么是漆黑的?无限的宇宙有无限的恒星,即使每颗恒星的光是暗淡的,但无限多个暗淡的星光迭加起来,也会形成巨大的光芒。

现代宇宙学解开了这个奥秘。首先,恒星不是永恒地燃烧的,原始恒星和死亡了的恒星不发光,发光的主序恒星有一定的寿命;其次,宇宙不是静止的,而是在不断地膨胀着;最后,也是最根本的,宇宙不是无限的,它有有限的年龄,有有限数量的恒星。因此,有限的宇宙和有限数目的恒星的光的迭加,也是有限的,而且是很微弱的,因为宇宙的不断膨胀降低了温度和光芒。

宇宙飞船调节温差的方法

宇宙飞船在太空中飞行时,由于始终受到太阳光的强烈照射,向阳的船体一侧温度会高达100℃以上,背阴的那边却要低到-200℃。宇宙中没有大气,不能用空调器,那么,宇宙飞船用什么方法来调节这么悬殊的温差呢?

人们在生活中早就发现,表面是黑色的物体吸热本领强,表面是白色的物体吸热本领差。因此人们通常在夏天穿浅色衣服,冬天穿深色衣服。科学家们根据这个原理在飞船壳体外表面涂上一层浅蓝色或银白色的涂料。当阳光照在它上面时,可以防止温度剧烈升高;它背向太阳的时候,白色又可以减少向外辐射热的作用。在飞船壳体的内面,涂上一层黑漆,就像一层黑色的衣服里子。由于黑色吸热和放热的本领都大,可以使壳体内部温度的那一面放出热,使温度低的那一面吸收热,这样就使得舱体内的温度趋于均衡。加上宇航员穿上用特殊材料做的宇航服,就能在太空中进行科学实验了。

航天器对接

在浩瀚的宇宙太空,人类发射的航天器有时也需要互相对接,以便完成人员轮换、物资补给、设备维修等任务。不过,航天器的飞行速度很快,要使它们交会并对接,当然不是件容易的事。

那么,航空器是怎样完成这一过程的呢?原来,航天科技人员是通过航天器轨道控制和航天器姿态控制实现对接的,其过程主要通过航天器控制系统完成。1965年12月15日,“双子星座”7号和“双子星座”6号在空间交会,当时它们在同一轨道上运行,又是同一速度,两个航天器仅相隔10厘米,这是世界上第一次实现航天器空间交会,为实现对接积累了经验。

对接通常都是在宇航员的指挥和操纵下进行的。例如,“双子星座”号飞船和“阿金纳”号火箭对接时,两者相距仅300米左右,相对速度为1.5~3米/秒时,宇航员通过手控调整飞船完成对接,随后“阿金纳”号火箭的对接环与飞船的小头紧密配合,连成一个整体。

人在太空中衰老得比地球快

在太空飞行,尤其是超过月地空间的深空飞行,所遇到的首要问题就是长期失重。短期、近地空间的宇航活动会造成宇航员的“太空运动病”:头晕、出虚汗、流涎、恶心、呕吐等等。当然,这些症状通常都会在宇航员返回地面后逐渐消除。

可是,有一个问题却很难解决,那就是太空飞行会引起骨质疏松。人类的骨骼长期以来为适应地球引力,产生了一种“反地球引力”的机能。而一旦进入失量的太空环境,这些能力消失殆尽,就会使肌肉开始萎缩,骨骼中的矿物质减少。

过长的失重时间将造成骨骼的永久性损伤,极易导致骨折。另外,钙的大量流失也会加剧骨质疏松,造成不可逆转的后果。失重还可使脑垂体分泌激素的数量降低,这大大削弱了人体的新陈代谢和免疫功能。

以上因素都会引起人的衰老,所以,人在太空中比在地球上衰老快。

人在太空中会长高

前苏联宇航员尤里·洛玛曼柯43岁时,在太空站生活了326天后回到地面时,身体竟长高了1厘米。人在太空中为什么会长高呢?

我们知道,人的脊柱骨由33块骨头组合而成,其中绝大多数骨头中间由椎间盘所分隔,椎间盘是一种坚韧的纤维组织,起保护脊柱的缓冲作用。在太空,由于地心引力对脊柱的影响不复存在,脊柱骨因为得到舒展而延伸,所以生活了一段时间后,人会长高。