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17章 未来太空(3)

在这个系统中,将种植诸如橙树、棉花和粮食等植物,为太空人提供食物、饮用水,回收他们呼出的二氧化碳、排出的粪便。

科技人员还将采用小球藻系统排除二氧化碳,制造氧气,使空气保持新鲜。如遇紧急情况,空气和水可以自成系统,分开使用。太空花园设有引力相对较弱的“运动区”,供游人们尽兴从事“太空运动”。

太空花园的若干设计方案已完成,其中太空舱中的太阳能电池板能产生35千瓦电量,透过一些特别的镜头把光线聚集到光纤导线上,经过光纤导线传递到终端照明系统,以照射舱中植物。

预计本世纪初,太空花园将装配在美国第一个永久性太空站上。

未来太空中的衣食住行

火星,是太阳系九大行星中除地球之外最适宜人类开发和利用的一颗行星。火星具有比较理想的表面环境,丰富的自然资源,而且离地球较近。人类要在地球之外建立永久性的殖民地,除月球可供选择以外,就是火星及其卫星了。

在2012年至2014年期间,宇航员将会进行火星之旅。那时宇航员将会穿什么上火星,会在火星上吃什么,在太空中的生活又是怎样的呢?

一件衣服300万美元。看到这个数字简直让人无法相信,一件衣服怎么会值300万美元呢?然而这不是一般的衣服,是给宇航员订做的宇航服。这么昂贵的宇航服,它到底由什么制作的呢?

太空环境与我们地球大不一样,在地球上虽然有春、夏、秋、冬的季节变化,但温度的差别也不过几十摄氏度。在太空中则不一样,冷热反复无常。宇航服要做得既能防热又能防寒,其里面共有15层质料,虽然含有15层质料,宇航服也不能做得太厚,不然的话宇航员穿上之后就变做一只大熊猫了,行动起来就很不方便。未来的宇航服关节部位非常灵,加设特别柔软的护垫,而头盔也要加强防高温和太阳紫外线的能力。

宇航员在太空舱中工作的时候,便可以脱下那身价值连城的宇航服,穿上轻便的T恤衫裤。

别具风味的太空食品。鸡蛋、蔬菜、牛肉、意大利粉、水果和雪糕等食品,我们都不陌生,其中有些还是我们每天必须的食品。宇航员在太空中也吃这些食品,好像没有什么特别的。但是有一点不同,宇航员在太空中失重的情况下进食是非常有趣的,由于没有重力,食品不会往下掉,只是飘浮在空中,宇航员随时可以张开大嘴来“俘获”这些食品。如果这些食品四处飘浮,那简直会充满整个舱室。这样不但宇航员吃不饱,而且还让这些食品污染了工作舱,因此,宇航员所带去太空的食品必须是完全脱水食品,它们能让宇航员吃得方便,又保证了营养。

如果所有的食品都从地面带过去,是否能满足未来的太空生活呢?答案当然是否定的。如今宇航员正在尝试开发太空食品。初步计划在太空种植小麦,并且试验在太空煮食,由于从地面带上去的食品全部是脱水包装,宇航员进食前需把食物先加热。新建的空间站有微波炉,而一些航天飞机内已装有可口可乐汽水机。所有的宇航员中也许是美国宇航员最幸福了。因为他们除了可乐,还有橙汁,咖啡等。

每周沐浴一次。在太空,宇航员只要一天不洗澡,那难闻的气味便很快传遍整个狭小的舱室,引起同伴的不快。

宇航员可以沐浴,但却不能像在地球上那样随心所“浴”。由于没有重力,水不会往下掉,只会四处飘浮,这样怎么洗澡呢?原来,宇航员要进入一个像睡袋的东西内,把身体裹紧,防止水向周围喷出,袋内有香皂和温水射出,清洁好后,真空机便会把香皂和水抽走。不过,由于带到太空的水有限,沐浴又要用很多水,加上过程比较复杂和花时间,宇航员平日只用类似海绵的东西,用少许香皂水润温擦身子,沐浴只是每周一次的“享受”。

还有一个有趣的问题是上厕所。在太空没有重力的情况下,粪便及尿液不会往下沉,一不小心便会飘进舱室里来。现在设备改良了很多,排送问题解决得很好。即使是女宇航员也可以放心使用而不用担心出“丑”了。宇航员的粪便要带回地球进行化验,而尿液则会送出舱外。

大空令人骨头脆弱。未来宇航员所肩负的任务,将会愈来愈重,随着空间站一个个建立,他们逗留在太空的时间亦会逐渐加长,要确保宇航员在太空中能顺利工作,不发生危险,除了太空衣的保护,更需要宇航员有良好的体魄和精神。

宇航员每天都要在舱内运动,使自己尽快适应太空。在地心吸引力很低的太空,重量感会突然消失,宇航员钙质流失特别快,骨头会变得特别脆弱,加上又经常穿着厚笨的宇航服做实验,行动起来很不方便,宇航员就要靠运动来锻炼体质。太空生活是单调的,为了带来一些娱乐,有些宇航员带吉他上太空,空闲时一起弹奏或唱歌。

在太空,不管是月球还是火星,都需要面对没有时间、没有生命、没有早晚的环境,这对宇航员也是一个重要的考验。

未来的宇宙天气预报

1998年一月份许多美国人会注意到,他们电视屏幕上的图像神秘地变成天电干扰“雪花”了。

科学家认为,其罪魁并非冬季的风暴雪干扰当地的广播台,而是太阳风暴引起整个美国电视图像的突然中断。

一旦从太阳表面爆发出热气体,就会出现太阳风暴,这些喷发叫做太阳光斑,它会发出含有万亿计的微小粒子的巨大云层,这些粒子飞散于广袤的太空,1月11日地球正处在这一巨大的喷发中,造成几小时卫星与电视传输的中断,专家估计直接经济损失约2亿美元。

美国蒙大拿州立大学的研究人员指出,在不久的将来,坏的“宇宙天气”可能对地球产生更大的破坏作用。他们预言,大的太阳风暴有可能干扰各大陆的通信并引起大的供电中断。

1.多风的天气

地球经常沐浴在太阳风——与其耀眼的阳光一起从太阳发出的持续不断的带电粒子流中,这些粒子多数是带负荷的电子和带正电荷的质子,它们以每秒500公里的速度穿越太空。

科学家们说,虽然太阳风犹如阵阵和风,但强度接近飓风的干扰绝非一般。每11年发生1次,太阳将进入所谓一最高日射期,此时,太阳风的干扰发生更为频繁,强度也更为剧烈。

目前,太阳正处于最低日射期,其标志是太阳风暴相对较少,此时另一个标志是太阳黑子——太阳表面太阳耀斑有关的暗点——相对较少。

不过科学家预言说,太阳在公元2000年的某个时间,太阳将再次进入它最高日射期,到那时会出现几百个太阳黑子与太阳耀斑,将喷发出飞快的粒子流,假如这一预言成真,那么,在20世纪末,下世纪初,地球将处于一个恶劣的宇宙天气中。

2.磁伤害

幸运的一点是,地球有对付太阳风暴的一道天然屏障,这就是地球的磁层——一个确定我们地球磁场边界的眼泪状地区,该磁层能将太阳风中多数带电粒子从地球偏转开,然而,这些粒子有许多不会被偏开,而是被俘获在磁层内。

剩下的其余粒子则旋转穿过南北极地区地磁场中的“孔”。这些正在旋转的粒子碰到大气层中的氮与氧原子,而释放出光脉冲,这些光脉冲常常形成耀眼的光,此即极光。在地处南北极的南纬与北纬地区的夜空中可目击到微微闪烁的亮光。

大的太阳风暴,像去年1月11日那次风暴,其威力之大有可能短时压缩地球的磁层。有时,太阳风暴可以大到将其磁场迭加到地磁场,而产生一个斗头,能让带电粒子注入地球大气层,甚至到达地球表面。

一旦上述情况发生,太阳风的极强作用力不仅仅在太空觉察到在地面上也能觉察到。1989年,在上一次最高日射期间,一次巨大的太阳风曾干扰了整个供电网。这次太阳风暴在加拿大的魁北克省体会最深,那次风暴曾造成供电中断数小时。

3.太阳风暴的预报

一些科学家担心,从现在起再过三年,太阳将进入下一个最高日射期,来自太阳风暴的破坏有可能更为严重。这是因为现代文明比以前更依赖于卫星通信和导航。电力网比10年前更为庞大,从而使它们对太阳风暴更为脆弱。

目前一些科学家正在研究改善宇宙天气预报,人们希望通过使用能昼夜不停监测太阳活动的新型空间探测器,使这些预报更准确,更及时。美国国家航空航天局为此发射了高级合成探测器,即ACE探测器。该飞行器能寻找太阳耀斑的征候并为技术人员提供严重太阳风暴的一个小时的警报。

如果ACE探测到一次太阳风暴的侵袭,技术人员将在风暴肆虐之前,关掉卫星地面上灵敏的电子设备;当风暴过去,再接通电子设备。这样做,就能将太阳风暴对卫星电网破坏减至最低限度。

未来太空城的夜生活

太空城没有海洋,却可以见到“海鹰”在空中展翅飞翔。这事,也许你会觉得奇怪。其实,那不是真正的海鹰,而是孩子们竞相放逐的一种风筝。

一提起放风筝,许多人都会感到妙趣横生。孩子们喜欢,青年们也喜欢,上了年纪的老人又何尝不想让五彩缤纷的风筝展翼高飞呢!人们自然要问,在太空城也是跟地球上一样放风筝吗?不,并非如此。因为这里的气象条件和地球上大不相同,既没有蔚蓝的天空,也没有使风筝升空的“风”。所以,在这里不能从下往上放风筝。而只能从太空城项部高处向下“放”风筝。如此说来,在太空城“放”风筝就有点名不符实了。

但是,太空城上的风筝却做得非常逼真,非常雅致。有时你可以看到十几只五颜六色的风筝,像飞鸟一样从几十米高的地方沿着同一方向同时降落在街心公园,或某一建筑物的屋顶和阳台上。头一回来到这里观光的游客,如果不注意观察,还真可能把张着两只大翅膀的风筝误认为是海鹰在天上飞翔哩!