距離蘇聯宇航員尤裏·阿列克謝耶維奇·加加林於1年在東方1完成首次載人航天任務,已經過去了近60年。從“上太空”、“住太空”到“住太空”,航天員的太空生活質量有了質的飛躍。
厚厚的外殼,圓圓的面罩,大概是大多數人心目中宇航服的經典形象。但是,重達幾十公斤的宇航服,當然不可能是人類在太空生活的日常穿著。
事實上,在空間站工作和生活的宇航員通常穿著和地面上壹樣的襯衫和褲子。宇航員通常壹次準備好幾個月的衣服,由補給飛船定期送到空間站。水在太空中是壹種罕見的東西。空間站上沒有洗衣機,宇航員不能像在地面上那樣經常更換衣服——他們可能會在幾天內得到壹件新的t恤或褲子。幸運的是,空間站裏灰塵很少,宇航員也有機會在每天運動後洗澡並擦掉身體表面的汗水,所以衣服不會很快弄臟。
如果要出飛船,航天員還是需要穿宇航服保護自己。EMU(艙外機動裝置)宇航服就像壹個小飛船。它需要保溫和保壓,具有抵禦宇宙射線和微隕石襲擊的優異性能和強度,還擁有壹整套通訊系統和生命保障系統。還有壹種高級乘員逃生服(ACES),壹般用於飛船駕駛艙,在發射和返回地球時保護宇航員,具有平衡溫度和提供大氣壓力保護的功能。
目前,宇航服正朝著輕便、美觀的方向發展。太空探索技術公司,波音和其他新開發的宇航服比以前輕了大約40%,美國國家航空航天局還為下壹代探月任務Artemis設計了兩套新的宇航服。在未來,宇航服應該允許人類在太空中自由活動和探索。
吃喝當然是人生壹大樂事。如果我們生活在太空,我們還能愉快地享用大餐嗎?
最早的太空餐是令人望而生畏的“牙膏”:宇航員必須從管子裏擠出半流體食物,不經咀嚼直接吞下。蘇聯宇航員戈爾曼·蒂托夫有幸成為享受這壹太空餐的第壹人。他的菜單包括壹管蔬菜湯、壹管法式脂肪肝肉醬和壹管黑加侖汁。對了,他也是第壹個在太空嘔吐的人,不過不是因為食物太難吃,而是因為在太空環境下睡覺導致的太空病。美國宇航員約翰·格倫(john glenn)在1962年乘坐水星號飛船升空時,他的午餐盒裏裝滿了壹口大小的食物凍幹塊。這些小立方體必須在太空中用水重新融化,並在食用前放入牙膏管中。沒有咀嚼的樂趣和各種選擇,第壹代航天員的飲食條件相當艱苦。
吃貨的生產力不可小覷。很快,牙膏管被趕出了“太空餐廳”。人們發明了各種可以在失重環境下使用的餐具,包括咖啡杯和煎鍋。如今,宇航員已經可以在太空中自由使用餐具和其他餐具,這已經相當接近於在地面上吃飯了。
太空中有很多種食物。國際空間站的宇航員有數百種食物,他們可以選擇自己的膳食計劃——盡管這種膳食計劃每8天循環壹次。這並不妨礙宇航員開發新的太空菜肴:餅幹、日本壽司、花生醬冰棍,甚至是“昨天的咖啡”——奮進號航天飛機的指揮官在采訪中自豪地展示了壹批再生水,原料不言而喻。
但是,制作太空食譜還是相當有限的。大部分水果蔬菜在宇宙中最多只能保鮮兩天,空間站裏的新鮮食物極其匱乏。大多數食物只能脫水或裝罐運輸到太空。科學家們正在想盡辦法解決這個問題,比如在空間站種植蔬菜(主要是生菜、西紅柿等方便蔬菜)和飼養螺旋藻。現在,壹些宇航員已經吃了萵苣用於太空實驗。當“太空菜園”成為現實,人類自給自足的太空居住就可以實現了。
我們能直接生活在星球上還是外太空?目前看來是不可能的。無論是現階段的空間站,還是想象中的“火星殖民地”,人類都需要壹個足夠大、足夠強的人造建築來保護自己。多國運營多年的國際空間站(ISS)是現階段唯壹真正實現長期居住功能的太空場所。國際空間站的內部比壹個五居室要寬敞得多。除了用於科學研究的實驗室,還有兩個浴室,健身設施和壹個360度視野的凸出舷窗。
如果想減肥,太空環境絕對是最佳選擇。失重環境會擾亂人體的胃腸功能,因此大多數宇航員在太空中食欲不振,進食量減少,但他們每天要在各種特殊的健身器材上花費多達兩個小時——太空環境會導致人體肌肉、骨骼、心肺等器官發生復雜的變化。為了抵抗身體機能的下降,宇航員必須每天鍛煉。國際空間站配備了跑步機、自行車騎行裝置和阻力鍛煉裝置。宇航員在運動的時候會把自己固定在機器上,不至於飄來飄去——沒錯,宇航員就是壹群“用繩子生活”的人。太空生活有壹半時間是被束縛的。睡覺的時候要固定好自己,運動洗澡的時候要綁好自己,甚至上廁所的時候要卡在馬桶裏,防止自己在失重的環境下飄出去。
為什麽不能像科幻電影裏那樣,讓國際空間站的艙體旋轉,靠向心力偽造人造重力?如果要營造出與地面壹致的重力感,空間站的結構必須足夠長(旋轉半徑足夠大)或者旋轉速度足夠快。無論采用哪種方案,都是對材料和能源的嚴峻挑戰。在寸土寸金的空間裏,建幾個健身房比花大價錢打造壹個陸地環境還貴。
空間站裏還有壹個經常被忽視但又不可或缺的“豪華配置”:廁所。它可能更像壹個吸塵器,能產生強大的吸力,快速把排泄物吸進去。如果速度不夠快,在失重環境下排泄物很容易散開,這樣的畫面當然是任何人都不願意想象的。太空廁所對氣密性和耐腐蝕性的要求遠高於地面廁所,還配備了汙水處理系統,將排泄物中的水提取出來再利用。今年,美國國家航空航天局運送到空間站的“豪華廁所”的成本高達2300萬美元。宇航員將在空間站上測試這種廁所的性能,這種廁所系統可能會應用到後續的登月或火星任務中。
太空這麽廣闊,生活在太空的人有機會出去看看嗎?科幻大片中的星際躍遷、蟲洞穿越,更像是今天的幹坤易手之類的神話。目前人類所能達到的速度還遠不到光速的千分之壹。即使是軌道離地球最近的火星,飛船也要經過復雜的變軌,需要7個多月才能到達。
目前,太空旅行主要依靠航天飛機和載人飛船。許多國際宇宙飛船訪問過國際空間站,運送人員和物資。至於去太空走走,還是遙不可及。雖然蘇聯宇航員早在1965年就走出了艙門,但太空行走在今天仍然不容易。出艙行走是需要提前幾天準備的重大動作。即使裝備精良的宇航員在宇宙環境中仍然面臨相當大的風險。除了必要的設備安裝、維修和太空行走實驗,航天員壹般不出艙門。
2008年9月27日,中國航天員翟誌剛完成中國首次太空行走任務,中國成為第三個獨立掌握艙外活動技術的國家。與之前其他國家的出艙任務類似,翟誌剛也是用臍帶行走,通過壹根又粗又長的“電臍帶”與飛船連接。
也許在未來,隨著單個移動裝置的進壹步完善,宇航員可以在艙外更加自由地移動,飛行器的速度也會不斷提高,幫助人類向更廣闊的宇宙進軍。
經過幾十年的太空探索,我們已經能夠部分地生活在太空中。我們可以想象未來,我們也應該時刻保持敬畏——在浩瀚的宇宙中,建立空間站,建設太空基地,甚至移民到另壹個星球,可能都只是螞蟻築洞而已。越往宇宙深處走,時空就越深邃,有限無限的人力就越充分地展現出來。
從壹片布、壹粒種子開始,從太空中可能遇到的每壹個困難開始,人類正在走向燦爛浩瀚的星空。“雲外”和“天宮”並不那麽遙遠。
本文來自光明日報。
(編輯嚴)