正文 第一章 神秘宇宙的基本知識(3 / 3)

哈雷彗星在茫茫宇宙的旅行中,不斷向外拋射著塵埃和氣體。從上次回歸以來,哈雷彗星總共已損失1.5億噸物質,彗核直徑縮小了4~5米,照此下去,它還能繞太陽2~3千圈,壽命也許到不了100萬年了。

不可思議的哈雷彗星“蛋”

哈雷彗星,這顆彗星家族的明星,給人類帶來了多少有趣的話題啊。人們因不知它的底細,曾視它為“妖星”而恐惶不安過;人們因看不清它的真麵目,而浮想聯翩過。如今,人們借助於科學揭開了它的身世,掀開了它的麵紗,可唯獨有一個謎,至今令世人困惑莫解,這就是哈雷彗星“蛋”。

不知何故,哈雷彗星與母雞結下了緣。每當哈雷彗星在間隔76年左右的回歸年拜訪地球時,必有一隻母雞會產下一枚奇異的“彗星蛋”來。請看這一起起不可思議的記錄吧:1682年,哈雷彗星回歸。德國馬爾堡一母雞產下一枚蛋殼上布滿星辰的蛋;

1758年,哈雷彗星回歸。英國霍伊克一母雞產下一枚蛋殼上繪有清晰的彗星圖案的蛋;1834年,哈雷彗星回歸。希臘科紮尼一母雞產下一枚蛋殼上描有規則彗星圖案的蛋;1910年,哈雷彗星回歸。法國報界透露,一母雞產下“蛋殼上繪有彗星圖案的怪蛋,圖案如雕似印,可任君擦拭”。

1986年,哈雷彗星回歸。意大利博爾戈一母雞產下蛋殼上印有清晰的彗星圖案的蛋。這一枚枚神奇而又精美的“彗星蛋”給人類帶來了什麼宇宙信息?為什麼“彗星蛋”的出現與哈雷彗星的回歸周期相吻合?在茫茫窿穹遊蕩的哈雷彗星給地球上小小的母雞輸入了什麼信號,令它產下繪有奇妙星圖的蛋?為何不見其他彗星有此神力?為什麼現已發現的“彗星蛋”都集中在西歐地區?原蘇聯生物學家亞曆山大·涅夫斯基認為:“二者之間必有某種因果關係。這種現象或許與免疫係統的效應原則和生物的進化是相關的。”這位科學家的見解是否對呢?哈雷彗星與雞蛋之間究竟有什麼因果關係?這一切,現在仍舊是個謎。

17.太空的科學研究

1986年2月20日,前蘇聯發射了“和平”號空間站。它全長超過13米,重21噸,設計壽命10年,由工作艙、過渡艙、非密封艙三個部分組成,有6個對接口,可與各類飛船、航天飛機對接,並與之組成一個龐大的軌道聯合體。自“和平”號上天以來,宇航員們在它上麵進行了大量的科學研究。還創造了太空長時間飛行的新紀錄。“和平”號超期服役多年後於2001年3月19日墜入太平洋。

1981年,全世界第一顆紅外天文衛星發射升空。

1990年4月25日,由美國“發現”號航天飛機送入太空的哈勃空間望遠鏡(HST)。它的目的是探測宇宙深空,了解宇宙起源和各種天體的性質和演化。

HST耗資21億美元,對天文學特別是天體物理學的推動是巨大的。在空間放置望遠鏡可以擺脫大氣的幹擾,沒有大氣消光的問題,同時因為沒有大氣,設計的望遠鏡可以達到衍射極限。它的鏡麵不受重力的影響,不會變形,望遠鏡有極高的分辨率。它是人類的千裏眼,探索宇宙奧秘的利器。此後美國和歐空局又相繼發射了“錢德拉”空間X射線望遠鏡和XMM空間天文台等。美國的航天飛機是目前世界上唯一一種用於在地麵和近地軌道之間運輸人員物資,並可重複利用的航天器。它也可以在太空中進行各種科學實驗活動。

宇宙中的空間站

太空站又稱為“空間站”、“軌道站”或“航天站”,是可供多名宇航員巡航、長期工作和居住的載人航天器。在太空站運行期間,宇航員的替換和物資設備的補充可以由載人飛船或航天飛機運送,物資設備也可由無人航天器運送。

1971年前蘇聯發射了世界上第一個太空站———“禮炮”1號,此後到1983年又發射了“禮炮”2—7號。1986年前蘇聯又發射了更大的太空站“和平”號,自“和平”號上天以來,宇航員們在它上麵進行了大量的科學研究。還創造了太空長時間飛行的新紀錄。“和平”號超期服役多年後於2001年3月19日墜入太平洋。

美國於1973年利用“阿波羅”登月計劃的剩餘物資發射了“天空實驗室”太空站。

18.太空中的環境知識

宇宙航行是以整個宇宙空間為活動環境的,因此,我們必須對宇宙環境有一定的了解,就像汽車司機要了解道路環境,登山運動員要了解山地環境,航海人員要了解海洋環境一樣。

在人類進入太空以前,對人才環境隻能進推測和理淪研究。與人類對飛天的向往一樣,人們構想了美麗的“天堂”,便有“上有天堂,下有蘇杭”的比喻。現在我們知道,如果“天堂”是指太空的話,就生存環境來說,那是極大的謬誤。

自宇宙大爆炸以後,隨著宇宙的膨脹,溫度不斷降低。雖然隨後有恒星向外輻射熱能,但恒星的數量是有限的,而且其壽命也是有限的,所以宇宙的總體溫度是逐漸下降的。經過100多億年的曆程,太空已經成為高寒的環境。對宇宙微波背景輻射(宇宙大爆炸時遺留在太空的輻射)的研究證明,太空的平均溫度為一270。3℃。

在太空中,不僅有宇宙大爆炸時留下的輻射,各種天體也向外輻射電磁波,許多天體還向外輻射高能粒子,形成宇宙射線。例如,銀河係有銀河宇宙線輻射,太陽有太陽電磁輻射、太陽宇宙線輻射(太陽耀斑爆發時向外發射的高能粒子)和太陽風(由太陽日冕吹出的高能等離子體流)等。許多天體都有磁場,磁場俘獲上述高能帶電粒了,形成輻射性很強的輻射帶,如在地球的上空,就有內外兩個輻射帶。由此可見,太空還是一個強輻射環境。

宇宙大爆炸後,在宇宙中形成氫和氦兩種元素,其中氫占3/4,氦占1/4。後來它們大多數逐漸凝聚成團,形成星係和恒星。恒星中心的氫和氨遞次發生核聚變,生成氧、氮、碳等較重的元素。在恒星死亡時,剩下的大部分氫和氦以及氧、氮、碳等元素散布在太空中。其中主要的仍然是氫,但非常稀薄,每立方厘米隻有0。l個氫原於,在星際分了雲中稍多一此,每立方厘米約1萬個左右。我們知道,在地球大氣層中,每立方厘米含有1010個氮和氧分子。由此可見,太空是一個高真空環境。

宇宙環境對人類生存影響很大。太陽輻射是地球的光和熱的主要源泉。太陽輻射能量的變化會影響地球環境。如太陽黑子出現的數量同地球上的降水量有明顯的相關性。月球和太陽對地球的引力作用產生潮汐現象,並可引起風暴、海嘯等自然災害。太陽的短波紫外輻射對有機體的細胞質有損害作用,幸而大氣層對所有小於2900埃波長的紫外輻射有遮蔽作用。地球也受宇宙射線的影響。一些遺傳學家把地質時期的某些生物突變歸咎為這種離子輻射。但它在一般含量水平下對生物體的直接影響,現在還不清楚。太陽輻射的紫外線、X射線的強度變化,會影響地球上的無線電短波通信。

隨著航天事業的發展,人類開始進入宇宙環境。飛行器在升空過程中,人體在超重的影響下,活動受阻,呼吸困難,血液循環減弱,並會引起精神失常,甚至死亡。飛行器進入軌道後,人處於失重狀態,不能自由支配自己的行動。神經係統失去平衡,會造成操作錯誤。在失重的影響下,尿中鈣含量增高。宇宙空間沒有空氣,聲音不能傳播,即使是相距很近,也不能對話。宇宙環境缺氧、低壓,充滿各種對人有害的高能宇宙射線,宇航員必須穿宇宙服。宇宙環境雖有壯觀的太空星象使人感到新穎和興奮,但毫無人間氣息。

研究宇宙環境,是探索宇宙環境的各種自然現象及其發生的過程和規律,人類的空間活動同宇宙環境之間相互作用的關係,人和生物在空間飛行條件下的反應等,以便為星際航行、空間利用和資源開發提供科學依據。

太空中的環境危機

1、有一種衛星,它是沒有腳的,它隻能不停的飛呀飛,累了就睡在太空裏。它一生隻能落地一次,就是它燃料耗盡的時候……

2、做人呢,最要緊的是開心,至於有一天衛星墜落,甚至可能砸到人,誰也不想的。至於說一定要讓衛星落入深海無人區,也是不能強求的。所謂吉星高照、吉人自有天相。

3、9月底美國的UARS衛星墜落不是第一次航天器墜落地球事件,自1957年人類進入太空時代以來,曾經有600多個航天器落入大氣層,從未造成過地麵人員傷亡。把每年落地的500顆隕石算進來,天外來客就更多了,也沒砸死過人。

4、萬一有人或者建築不幸被碎片擊中,根據1972年聯合國《空間物體所造成損害的國際責任公約》,受害人可以向衛星的所有者提出索賠。

5、人類迄今為止發射了5000多顆航天器,除了那些深空探測、跑遠了的衛星(比如“旅行者”“先驅者”等探測器),基本上最後的命運都是落葉歸根,落回地球。有的體積、質量較小,就被大氣層燒幹淨了。有的體積、質量較大,燒不幹淨,就要落回地球。

6、航天大國之間的航天器,你的航天器落入我的地盤,我的航天器落入你的地盤也是常有的事。有報道說,這次美國的這顆UARS衛星可能會落入曾經的太空競賽對手俄羅斯境內(最後落入了太平洋),但在美國的科羅拉多州也發現過俄羅斯的廢舊火箭殘骸。加拿大甚至還遭受過俄羅斯核燃料衛星碎片的威脅。出來混的,總要還的。

7、1979年美國的“天空實驗室”空間站,類似中國今天的“天宮一號”,它在墜落的時候,也是沒有計算好,出現失誤,一部分殘骸落在了澳大利亞西部。《舊金山觀察家報》(SanFranciscoExaminer)甚至開出了1萬美元獎勵撿到第一塊碎片並送到舊金山的人,一個17歲的小夥子還真撿到並送到舊金山,贏取了大獎。而澳大利亞西部埃斯佩蘭斯市則為另一片太空垃圾,向美國開出了400美元的罰單,美國宇航局2009年完成支付。還有一塊出現在了當時環球小姐的選美舞台上。

8、其實比這次美國“高層大氣研究衛星”墜落地球事件影響大的還有很多,比如俄羅斯“和平”號空間站墜落。當俄羅斯為“和平”號墜毀而舉國悲傷的時候,美國的一家宇宙旅遊公司正興致勃勃,兜售“包機前往南太平洋觀看‘和平’號墜毀全過程”的飛機票,費用是6500美元。很多宇航迷們報名參加。2001年3月,“和平”號解體,墜落在南太平洋。成功謝幕,成功地將當年最大的一枚太空垃圾,引導銷毀。

9、此次廢舊衛星落地事件,其實在提示人類“太空垃圾”到底要何去何從、如何對付?我們都知道一般的航天器早晚要落回地球,會被燒掉,一些則會有殘骸落地,但是更多的還是在外太空飄蕩,怎麼辦?它們已經堆積到了一個臨界點,給國際空間站、航天飛機、哈勃太空望遠鏡等正常運轉的航天器發生過碰撞,造成了威脅。

10、“凱斯勒現象”:美國宇航局前任科學家唐納德·凱斯勒,於1978年提出的一種理論假設。該假設認為當在近地軌道的航天器密度達到一定程度時,它們會產生碰撞,形成碎片,進而形成更多碰撞,更多碎片……這意味著近地軌道將被危險的太空垃圾所覆蓋。由於失去能夠安全運行的軌道,人類的太空探索發射計劃將難以實施。

11、2008年的動畫電影《機器人總動員》(又名《瓦裏》)也有一個挺震撼的畫麵,不僅地球表麵被科技發展導致的垃圾所占領,就連外太空也是密布各種廢舊航天器,形成一層太空垃圾包圍圈,完全封鎖了人類進一步突破大氣層的外太空探索活動。這部電影再現了預言中的凱斯勒現象。

12、中國的例子,就是1970年發射的東方紅一號,也是毛主席時代咱們國家很驕傲的第一顆人造地球衛星,至今仍然在外太空飄蕩,難以短時間內墜落地球。上個月,中國的實踐十一號04衛星入軌失敗,它們都成了太空垃圾。

13、大大小小的太空垃圾是個極難解決的問題,解決它們成本高昂,現有技術不成熟,各航天大國之間缺乏協作,也沒人願意負擔清掃工作,宛若溫水煮青蛙,不到火燒眉毛,撞壞重要的、大型的航天器之前,推諉塞責,得過且過,隻等著“凱斯勒現象”噩夢成真,太空垃圾封住地球。

19.人類探索太空的路程

無法考證,人類的飛翔之夢,究竟是源自一個沐浴陽光的白天還是默數繁星的夜晚。充斥著飛天神話的人類幼年記憶,代代相傳到今天。在雙腳還隻能停留在大地上的時候,想象,已經達到了一個人類自己也不知道有多高、多遠的地方。那是人類對太空最初的思考與渴望。人類飛向太空的夢想,有文字記載的至少有數千年。古代中國就有“嫦娥奔月”、敦煌莫高窟“飛天”圖案等美麗的傳說。西方航天學界認為,中國明朝人萬戶為人類第一個嚐試用火箭飛天的人,並將月球上一座環形山命名為“萬戶”,以表紀念。

19世紀中葉,法國人凡爾納的小說《從地球到月球》幾乎啟發了所有的現代航天先驅們,但人類對太空無限的遐想一直都停留在小說層麵。進入20世紀,人們觀念中關於宇宙空間的科學概念已逐漸形成,世界各國活躍著一大批航天先驅。

500多年前,波蘭天文學家哥白尼用“日心說”掀起了一場轟轟烈烈的認知革命,人類才開始了對宇宙的科學審視。就在同一時代,中國的明朝官員萬戶——一位試圖飛出天外的幻想家,卻成了人類第一位飛天的真正實踐者。多年後,月球上的一座環形山被命名為萬戶山。

科學,如同孕育在幻想中的胎兒,吮吸著幻想的營養一天天成長。

1903年,人類飛天史上的一個裏程碑。那一年,萊特兄弟駕駛著他們在自行車修理車間裏製造的第一架飛機“飛行者1號”,實現了人類曆史上第一次成功的空中飛行。

同樣在這一年,雙耳失聰的俄國科學家齊奧爾科夫斯基在論文中提出了著名的“火箭公式”,論證了用火箭發射航天器的可行性。他指出:最理想的推進劑不是火藥,而是液體燃料;單級火箭在當時達不到宇宙速度,必須用多級火箭接力的辦法才能進入宇宙空間。

正是憑著這位“航天之父”的天才構想,一扇通往太空的科學之門打開了。1957年10月,在哈薩克的大荒原裏,前蘇聯用火箭把第一顆人造地球衛星“斯普特尼號”送上了天。這顆直徑580毫米、太空運行僅92天的小衛星,宣告著人類進入到一個空間探索的新時代。

此時,人類東西方的冷戰已持續了10多年。今天,我們不可否認的是,雖然人類純潔的飛天夢因為承載了超級大國的政治野心而變得有些沉重,但地球上兩個強國之間的競爭也讓人類積蓄了數千年的能量在瞬間得以爆發。

1961年4月,在9次無人飛船試驗後,“東方1號”飛船載著27歲的前蘇聯空軍少校加加林,進行了108分鍾的太空旅行。這是人類曆史上第一次載人航天飛行,加加林也成為人類造訪太空的第一人。

同年,美國啟動“阿波羅登月計劃”。8年之後的7月21日,美國宇航員阿姆斯特朗就在月球上留下了人類的第一個足印。在踏上月球的一刻,人類第一位月宮使者由衷慨歎:這是個人的一小步,卻是人類的一大步。

1921年12月,“現代火箭之父”美國的羅伯特·戈達德研製了人類曆史上第一台液體火箭發動機。但是,戈達德的研究遇到了許多困難:缺少科研經費,挑剔的輿論界譏笑他連高中物理常識都不懂,還嘲笑他整天幻想作“月亮人”。但戈達德沒有為這些困難所動搖,經過20年默默無聞的努力,終於換來了回報。1941年1月,新發動機火箭可達到2000多米的高度,載重447千克,呈現現代火箭的雛形。

二戰結束後,美蘇在航天領域開始展開了激烈競爭。1957年10月4日晚,一枚火箭攜帶著世界上第一顆人造地球衛星“斯普特尼克l號”在蘇聯的拜科努爾航天發射場發射成功,標誌著人類航天時代的真正到來。

但是,當時的載人航天非常危險,安全指數隻有50%———在蘇聯首次載人太空之旅的前一年裏,載人飛船的6次試發有3次以悲劇告終:一次因為定位係統出故障未能返回地球;一次是發射時發生爆炸;另一次則是完成飛行任務返回時與大氣層發生劇烈摩擦,導致飛船失火。

正是這些不成功的事例,蘇聯首次太空之旅遲遲未能定下日期。最初,被確定為蘇聯第一位首航太空的宇航員是邦達連科。不幸的是,1961年3月23日,邦達連科在緊張訓練中,艙內燃起大火,他因嚴重燒傷而死亡,成為航天史上第一個遇難的宇航員。

1961年4月12日,首次載人航天發射即將開始。當時,誰也沒有把握這次能成功。蘇聯曾有人建議讓尚未生兒育女的宇航員戈爾德·季托夫來執行這次任務。當時負責載人航天研究工作的蘇聯宇航專家謝爾蓋·科羅列夫卻堅持選用經驗更為老道的尤裏·加加林,盡管他已是兩個孩子的父親了。臨飛前,科羅列夫安慰加加林說:“尤拉,你不要緊張。

不論你著陸到哪個角落,我們都能找到你。”

這話絲毫沒能減少加加林108分鍾太空之旅的險情:飛船氣密傳感器發生故障,發射前數分鍾內不得不重新擰緊艙蓋上的32個螺栓;通信線路一度中斷,跳出個表示飛船失事的數字“3”;第三級火箭脫離後飛船急劇旋轉;返回時,飛船胡亂翻滾……然而,加加林絕處逢生,奇跡般地完成人類首次太空之旅。

蘇聯成功發射第一顆人造地球衛星並把第一名航天使者送入太空的成就,使美國受到強烈刺激。為了打破蘇聯的航天優勢,1961年5月25日,美國總統肯尼迪批準了航空航天局的“阿波羅登月計劃”,並在國會上表示美國將在十年之內將人送上月球。

這對於當時還沒有把人送上太空的美國來說是非常困難的。為了解決技術上諸多困難,美國幾乎動用它的所有資源。超過2萬家來自美國與其它80個國家的公司、200多所大學參與了“阿波羅計劃”。有人估計,將近1000萬人直接或間接參與了登月計劃。

然而,即使投入如此巨大,載人登月飛行的技術還是相對落後的:通訊導航係統比現在的手機還遲鈍,在緊急時候,宇航員根本無法與地麵聯係,隻能自己來解決;人們隻能吃“牙膏飯”;飛船防震係統和防輻射係統也不夠完善,宇航員極有可能在太空中遭遇各種射線的毒害;微重力問題也沒有得到徹底解決,宇航員極有可能肌肉萎縮、骨骼硬化,等等。

通過不斷總結經驗,1969年7月21日格林尼治時間12時56分,美國宇航員阿姆斯特朗走出阿波羅11號的登月艙,終於在月球上印下人類第一個腳印,邁出了“人類巨大的一步”。至此,人類探索太空的旅程翻開了新的一頁。

由於載人航天工程的複雜性,決定這必然是一項充滿著風險與挑戰的事業。從邦達連科算起,至今已經有22名航天員獻出了寶貴的生命。然而,人類在探索太空的征程中決不會停下前進的腳步,迎接探索者的必將是光輝的未來。

1971年4月,前蘇聯成功發射了世界上第一個試驗性載人空間站——“禮炮1號”空間站。載人航天活動由此進入到規模較大、飛行時間較長的空間應用探索與試驗階段。

1975年7月,前蘇聯的“聯盟19號”飛船和美國“阿波羅18號”飛船,在太空中成功對接。通過電視轉播,全世界數以億計的觀眾目睹了來自兩國的兩位太空使者相擁的曆史畫麵。

1981年4月,美國發射了可以重複使用的太空運載工具——航天飛機。6年後,美國邀請歐洲航天局、日本和加拿大參加研製永久性載人空間站計劃。1993年,俄羅斯的加入不僅擴大了空間站的規模,而且使這個項目成為一項真正意義上的國際性計劃。

陷入疲憊競賽的載人航天活動,似乎又找到了人類夢想的初衷。

國際空間站,一個共同探索、和平開發宇宙的平台。從飛船到空間站,人們用不懈的探索搭建起了通往“天宮”的雲梯。

人類大步邁向太空的旅程中,中國人追夢的步伐一天也沒有停止過。

1970年4月24日,中國第一顆人造衛星發射成功。

那一年,胡世祥30歲,是按下發射“東方紅一號”衛星火箭點火按鈕的操作手;戚發軔37歲,是“東方紅一號”衛星的技術負責人。

33年後的10月15日,他們分別以中國載人航天工程副總指揮和載人飛船係統總設計師的身份,出現在中國首次載人航天飛行的指揮大廳裏。

9時整,“長征二號F”型火箭托舉著神舟五號載人飛船轟然起飛。浩瀚太空迎來了第一位中國訪客——38歲的中國航天員楊利偉。在343公裏的高度上,中國人第一次在自己的航天器上看到了人類美麗的地球家園。

這是中國的高度,一個崇尚獨立自主的民族以自己的方式叩問天宇的高度。

從這一天起,中國成為繼俄羅斯、美國在世界上第三個能夠獨立開展載人航天活動的國家。

神舟五號的順利升空,不僅僅使得中國人的千年飛天夢想變為現實,更重要的是它標誌著在人類探索太空的隊伍中,又加入了一支強大而富於創造性的力量。

中國已形成12個型號的“長征”係列運載火箭。未來的新一代大推力運載火箭,將滿足不同用途大型衛星和空間站的發射需要;中國已初步形成了返回式遙感衛星、通信廣播衛星、氣象衛星、科學探測與技術試驗衛星、地球資源衛星、導航定位衛星等多種類型的衛星係列。將來,中國還要建立長期穩定運行的衛星對地觀測體係,自主的衛星導航定位係統,以及產業化、市場化的空間應用體係;中國已啟動無人月球探測的“嫦娥工程”,那輪在唐詩宋詞裏無數次被吟誦過的月亮,就要迎接來自中國的親密接觸。

在跨越式地實現了載人航天工程的第一步目標之後,中國正在穩步走向以交會對接為特征的第二步和更遠的未來。中國的航天專家們已經在計劃著實現載人航天後,著手建立太空實驗室,建立包括永久性空間站在內的“地麵——太空綜合網”,將大型空間站發展成為空間航天基地……

在太空建立實驗室的近期目標,以及太空開發的無窮遠景,令所有的中國航天人,令所有愛好夢想的中國人,愉快地幻想並熱切地期待著。

2005年金秋,中國第二次載人航天飛行即將起航。專家指出,如果這次任務能夠順利完成,下一步中國載人航天的目標將是航天員出艙進行太空行走……

20.關於太空的問答知識

1.在失重情況下航天員是否很難進入睡眠狀態?

這是個值得討論的問題,因為影響睡眠的原因有很多。首先,要分航天員在太空的工作是一班製還是二班製。在國際空間站和大多數航天飛機上,所有的航天員都是同時睡覺,他們將睡袋掛在自己喜歡睡的地方,如牆上、牆角、天花板上等等。當航天員實行倒班工作製時,像包括空間實驗室在內的一些航天飛機上,航天員睡在一個小的鋪位上,將它關閉後,可以隔絕工作室傳來的噪音。開始,航天員有些不安的感覺,覺得自己躺在一個狹窄的鞋盒中,而且大多數航天員出現10-15秒的背部感到舒適的錯覺。

然而,當你打算睡覺的時候,你需要習慣你的背部和側麵沒有感覺,事實上你是在睡袋中漂浮著,隻是用繩子將你倒掛著,因而那種使得你昏昏欲睡的重力感覺是不存在的,也有些航天員對此還不太適應。他們毫無睡意,緊張得必須吃安眠藥才能睡著。另一些人即使是在這種特殊環境下也能睡得很香。

需要補充的是:如果睡覺的時候你的頭部處在不通風的地方,呼出的二氧化碳會聚集在你的鼻子附近,當你血液中的二氧化碳達到一定程度的時候,腦後部的一個報警係統就會發出警告,使你驚醒,會感覺呼吸急促。這時,你走幾步或換個地方,又可以沉睡了。

2.航天員在太空中穿衣服時會有什麼特殊的感覺嗎?

航天員的航天服除了在舒適性和安全性上有特殊要求以外,通常和我們在地球上穿的沒什麼差別。例如,衣服必須由防火材料製作。當在失重情況下穿航天服的時候,航天員實際上就是在衣服內漂浮,隻有當衣服碰觸到肌膚的時候,才會感到是穿著衣服。

3.太空中漂浮很有意思麼?

航天員們都認為一旦適應微重力環境後,在太空中漂浮是非常有趣的。順便說一下,科學家們不喜歡將微重力稱為零重力,這是因為除非你正好站在圍繞地球做自由落體運動太空船的中心位置,此外你就不可避免的受到來自微小的加速度和潮汐的影響,即使它們的作用很小,隻有地球引力的百萬分之一,我們也不能認為它是無重力或0重力。這就是我們為什麼稱之為失重的原因。

在微重力環境下生活是很有趣,不同人的感覺也不同。第一次參加太空飛行的航天員,在進入太空後的頭兩三天,約有30%-40%的人出現“空間適應性綜合症”(它是運動病中的一種),其他人不會出現這種症狀。血液流向上身,使鼻竇和舌充血,影響人的感覺,一周左右的時間,航天員體內就會出現適應失重的反應。

在失重情況下,脊椎由於沒有重力的作用而變長了,使得人變高了(長高1-2英寸)。在失重情況下,當所有的肌肉放鬆的時候,就會出現大腿輕輕的向上抬起,胳膊向前方舒展開,身體略微弓著,仿佛是在水中一般。由於沒有“上”或“下”的感覺,需要依靠別的標誌來確定“上”和“下”,在航天飛機內部設計時,考慮用天花板和地板的不同來定位。

在微重力的情況下,航天員常常產生錯覺。當航天員告訴自己的大腦哪個方向是“上”,它立刻會認為那是錯覺。這樣,在太空定位、轉移或運動等感覺與在地麵上不一樣。在太空行走是非常輕鬆的,航天員很快就習慣到處行走和用固定足的方法將自己固定在空間站上。穿上航天服在太空中行走變得困難得多,這是因為工作服體積大,就像套上一個氣球,視覺和觸覺都受到了限製。

4.你可以穿多長時間的航天服?

一般可以穿5-7小時。當然也要視航天服的中的可消耗材料的情況,例如氧、電量、冷卻水等。航天服簡直就是小型太空船,穿航天服工作是很辛苦的。穿著的時間也與穿著者對舒適性和耐磨性要求有關。

5.如果在太空中遇到骨折或重病如何處理?

幸運的是,美國宇航局上天的120名航天員從來沒有碰到這種情況。在早期曾發生過阿波羅13號航天員佛瑞德尿感染的問題及小規模的流感的問題。太空船上總會帶上足夠的藥品以應付這些突發事件。一旦在圍繞地球飛行過程中發生意外,不管是在航天飛機上或在國際空間站,都要以最快速度將航天員送回地球。美國宇航局也為國際空間站開發了一個大型的七人座的返回艙,是為在特別情況下作為“太空救護車”使用的。

如果發生骨折,在太空船上也準備了固定骨骼的器材。當人類出發進入外太空,比如在探險火星的時候,太空船上將攜帶醫療設備,有一名或多名航天員是經過良好的醫學知識訓練的,他們可以進行救護和治療。因為在這種情況下,短期內返回地球是不可能的。可能情況下,飛船上將配備經驗豐富的醫生。

6.空間站可以能容納多少人?

國際空間站最多能容納7名航天員。航天員的人數從開始的3人增加到6人,到2003年增加到7人(但現在由於空間站上資源的問題,隻有3名航天員在空間站上-譯者)。當然,在一次意外中不可能所有的工作人員都立刻返回。這就是美國宇航局為什麼要改進返回艙,以便比俄羅斯聯盟號太空船可以容納更多人員的原因。

7.空間站上的航天員在太空中是怎樣打發業餘時間的?

他們根據自己的不同喜好,各有偏重。在飛行中,他們可以各自選取自己喜歡的娛樂。有的可以利用膝上型電腦看書或給家人發郵件,有些人在聽音樂或玩遊戲,再有些人就是與地麵的親友打電話或與其他同事聊天。可是絕大多數航天員在剛進入空間站時,大部分業餘時間是站在窗旁,眺望宇宙和注視著地球從空間站下消失。

8.國際空間站的航天員是如何挑選出來的?你對此有何看法?

任何身體狀況良好,符合航天員基本要求的成年男女都可以被選拔出來參加航天員訓練。要成為國際空間站的任務專家或航天員,最低要求是至少獲得一所國家承認院校的工程、自然科學或數學學士學位,在這一領域有三年以上相關工作經驗,更高的學位將更合適。航天飛機駕駛員至少要有1000小時的噴氣式飛機的飛行經驗,其視力要比專家好。競爭是相當激烈的,每兩年平均有4000名申請者角逐20個名額。定期征募航天員。

9.你們是如何繪製太空圖的?如何知道應該往哪個方向前進?

讓我簡單介紹一下,要完全理解這個複雜的問題不是一件容易的事情,因為你確實需要進入大學進行係統的學習。

最基本的是你需要知道宇宙是由三個空間構成,所以你應確定自己在這三個軸構成座標係統中的準確位置。在天文學領域,航天員是用方位角、海拔、赤經、距離和時間來繪製太空圖的。

在太空飛行的時候,我們的三個座標定為X、Y、Z。然後所有的人都有一致的參照係統,即座標係統的位置和方向,以此來進行測量和定位。一般這個係統以地球中心為原點。Z軸向上,X軸和Y軸在同一平麵上。有時候可以假設它是隨著地球旋轉,有時候它是固定在太空中。這套“參考係統也可以裝載你的便攜電腦上。

太空船(還有所有現在的大型飛機上)都安裝了一套導航係統,可以知道在它的三個坐標附近的飛行物的運動,不斷地計算飛船相對與參照係統的變化。當然,通過看所指定的靶,也可以預測其前往的方向。而且很快的,你就知道你在什麼方位和前往的地方,如果偏離了設定的航線,還可以考慮進行相應的調整。

10.航天員在太空中使用什麼樣的餐具吃飯?它們有什麼不同嗎?

航天中使用的是普通的餐具,像刀、叉、勺,與地球上使用的相同。航天員吃的大部分食物和飲料可以放在容器裏。不同的是,當要吃這些食物時,它們會漂浮出來。一些食物,像在製備豌豆、豆等時要加入沙司,這樣它們就會粘在餐具上。食物有熱菜、涼菜或冷凍的。飲料是裝在一些可壓擠的瓶子中,像運動飲料瓶。但是有些事情航天員很難適應,他們常抱怨在長時間的執行任務中,無法得到新鮮的蔬菜和口味清新的咖啡。

順便提一下,在俄羅斯的和平號空間站,一旦運輸的航天飛機到達,就可以得到像西紅柿這樣的新鮮水果和蔬菜。美國航天員ShannonLucid說,他們經常和俄羅斯航天員聯歡。也許幾年後,在國際空間站和火星探險隊裏將能吃到新鮮蔬菜。目前還無法保證提供口味清新的咖啡和汽水,但至少有一家軟飲料公司已經開始開發一種在失重狀態下使用的容器。此外,在航天中由於體液的轉移,使航天員的味覺和嗅覺發生改變,在軌航天員經常挑選味重的食物。

11.航天員在國際空間站要待多長時間?

大多數航天員在國際空間站要連續呆90天——那是目前航天員計劃的“輪崗”平均時間。有些人由於各種原因提前回來,另外一些人可能會待很長時間,特別是當要為人類探索火星提供依據,要長時間飛行以便對航天員的生活和工作進行醫學研究時。值得一提的是,在太空停留時間最長時間的是一名俄羅斯內科醫生ValeryPolyakov博士,他在1994年創造了這個記錄,在空間站停留438天(141/2個月),在此之前是1988年創造的241天飛行記錄。美國人在太空生活最長的時間是188天,也是女性航天員的世界記錄,它是由ShannonLucid博士創造的。

12.為什麼地球有重力而在太空卻沒有?

太空中是有重力的,但我知道你不是指這個。可以這樣解釋:重力的生成與質量有關。質量是以非常特殊的方式對太空產生影響(愛因斯坦會說,質量使太空彎曲。)這種作用是由艾薩克·牛頓發現的、被我們稱為萬有引力的力量來傳遞的。根據我們的觀察萬有引力學說是正確的。如果不是這樣的話,阿波羅登月計劃就無法實現。同樣,一個物體地心引力的減少是與物體間距離的平方根成正比的。

在地球上,物體質量所產生的重力,表現出像一個“壓力”作用在與地麵接觸的物體上,我們稱之為“重量”。當沒有這種接觸的時候,舉例來講,在地球軌道上,飛行器沒有直接與地球接觸,也就沒有重力。但是太空船仍然有質量,就會產生自身的重力區(當然對於小型的航天飛機就沒有重力了)。

也就是說在太空中所有具有重大質量的中心的星體,像太陽、地球和其他行星,都是有地心引力的。牛頓也發現在沒有加速度作用的情況下,真空中的物體可以永不停歇的沿直線運動。但是,一個物體,例如空間站,有地球拉著它時,使它在地球軌道上運轉時,不能認為是處於“失重”狀態;這樣,在軌道上運行的空間站所出現的“失重”,並不是地心引力作用不存在,而是重力作用對它的作用消失。一旦有了阻力,大氣阻力、發動機動力、旋轉產生的離心加速度等等,失重現象就不見了。

13.航天飛機發射時是什麼感覺?

在發射台上,由於座艙的方向和位置,航天員們是背靠背、腳朝上(航天醫生規定了他們發射前處於這種狀態的時間)。在艙門關閉和所有的最後檢查工作已經完成後,航天員在心裏默默期待著發射,在腦海中再一次回憶在過去的幾年中所培訓的操作程序。例如,他們上方的所有櫥櫃是否鎖好?眼前的提示卡提醒你在緊急情況下應采取什麼措施?最後倒計時到6秒,三個液態火箭推進器點燃。當航天飛機前後晃動5英尺時,你可以很明顯的感到它的晃動,這時,軌道器強烈的擺動和振動起來。但是航天員聽不到任何發動機發出的雷鳴般的轟響。

然後計數到零,頭盔上的無線設備中傳來指令:“點火、升空。”兩個固態燃料火箭推動器點火,航天飛機開始衝向太空。這時候你不會感覺非常明顯的加速度,與飛機起飛時的感覺差不多。火箭推動器內的燃料不是均勻地燃燒,推進過程中顛簸得厲害。整個座艙就像汽車以最大速度在鵝卵石上飛馳一樣顛簸不停。

一旦推動器點著,在燃料燃盡前它們是不會停下來的。在起飛後兩分鍾,航天飛機排空了的容器開始脫落,噪音沒有了,每個航天員不適感大為減弱。三個液態推進器的發動機裏的燃料繼續燃燒,發出嗡嗡聲,當燃料燒盡後,航天飛機變輕了,繼續保持加速度。(因為根據牛頓學說,加速度等於質量的平方。)

在升空7。5分鍾時,外部的巨大容器內的燃料已經燒掉90%,航天飛機在起飛時的重量達到2000噸,而現在不到200噸,壓力已經達到3g——是地球重力的3倍。發動機減速到3g’s。在這個加速度,穿著沉重航天服的航天員,呼吸變得非常困難,會下意識的呼吸和挺胸。

最後,主發動機關閉。幾秒鍾內,發動機的推進力降到零。航天員會突然間感到胸口的壓力消失了,並有種失重感,此時,航天員已經在太空中。

14.為什麼我們要建空間站?它有什麼用途?

我們國家提出在地球軌道上建永久的平台有很多的理由,而且通過與其他國家的國際合作可以使我們受益非淺。

空間站提供了一種全新的提高人類生活水平的方式。現在每個人都應該知道在地球軌道上,太空提供了許多非常有用的、在地球上找不到的環境,例如失重、高真空、高溫、極冷、極熱、未經過濾的太陽光和可以看到地球的全貌和環境,以及用天文望遠鏡觀察不被充滿空氣、雲彩和汙染物的大氣層所阻擋的宇宙。

這些特殊的環境,可以使我們在那裏進行人、動物、植物等的科學研究,得到重大的科技創新。它們也帶來了新的醫學突破、科技發展、新的工業產品、新的藥品和很多其他的有助於我們國家保持領先地位的新的機遇和挑戰。當然了,這也使我們的經濟、工業、貿易和商業更具競爭優勢,也創造了新的工作、知識和財富。

由於空間站可以在太空中停留很長時間,使我們能夠長時間的利用這麼多的太空資源,而航天飛機在太空中最多隻能停留14天。空間站也可以提供更多的電能、更大麵積、更多的工具和其他設備、簡直就像地麵上的一個大型的研究基地,產品發展中心和技術示範中心。在長時間的飛行中,空間站也可以成為人類更好地探索外太空的太空發射場、跳板和以23,000英尺/秒速度移動的發射平台。

15.要成為一名航天員在體質方麵的要求是什麼?

除了健康的身體以外沒有特殊的要求。無論男女隻要符合這些要求以及我在問題8所給出的基本資格條件,就可以申請成為候選人參加航天員訓練。

16.航天服有什麼不同尋常的特點?

航天服簡直就是小型的太空船,它需要保證航天員在艙外活動時的健康和連續工作的需要。由於在太空中沒有氣壓,沒有氧氣維持生命,人類必須有適合他們生存的環境。和航天飛機工作艙內的空氣一樣,航天服中的空氣也是可以控製和調節的。

這樣,航天服的主要功能必須為呼吸提供氧氣,同時要維持身體周圍的氣壓穩定,並使身體內血液處於液態狀態。在真空或非常低的氣壓狀態時,身體中的血液就會像高山頂上的熱水一樣沸騰了。

航天飛機上配備的航天服可以承受每英尺4。3磅的壓力,這僅是正常大氣壓的三分之一(每個大氣壓等於14。7psi)。由於航天服內的氣體是100%的氧氣,而不像我們在地球的大氣層隻含有20%的氧氣,穿上航天服的航天員要比那些在海拔10,000英尺的高山或身處海平麵沒有穿航天服的人呼吸到更多的氧。在離開太空船去太空工作之前,航天員要呼吸幾個小時的純氧。這是去除溶解在血液中的氮和防止當氣壓下降時釋放出氣泡的必要程序,這種情況通常稱為潛水減壓病。

另一方麵,如果在正常大氣壓下呼吸純氧過長,它就會變成對人體有害的氣體。這種吸氧排氮對航天員來講是過分的、毫無益處的和令人厭煩的等待,確實是件麻煩事,我們將航天服的內部氣壓設計為8。3psi,這樣可以縮短吸氧排氮的時間。

航天服必須具有保護航天員免受致命傷害的作用,它除了可以防止微流星體的撞擊外,航天服也要避免航天員受到太空溫度極限的傷害。沒有地球大氣層來過濾陽光的輻射,朝向太陽的一麵溫度可高達250度,背向陽光的一麵,就在零下250度。

航天服的主要特點是:除了靴子和手套有多層結構外,背麵有生命支持係統,胸部是顯示控製模塊,還有就是為太空漫步者和處理緊急情況而設計的裝備,特別是備用的供氧係統。這些組合成一個被稱為EMU的集合體(艙外機動裝置),它可以實現不同子係統之間的自由轉換,無論是在正常情況下或緊急情況下都可以容易和安全地連接。

還有一些特殊裝置:尿液儲存器,在返回航天飛機或空間站以後將尿液輸送到廢物處理係統;有一個網孔狀的彈性纖維製成的液體冷卻和通風服,衣服前麵的入口處有拉鏈,它6。5磅重;內衣中的冷卻管內,水在不停流動著,使航天員穿上時感到很舒服。安裝冷卻管的原因是因為衣服內是純氧層,它不可能像在普通空氣中那樣提供足夠多的冷氣。還有就是可裝21盎司的內衣飲水袋,“探測帽”或通訊載體組合裝置,供雙向通訊的耳機和麥克風及預警和報警裝置,及生物醫學探測子係統。

在太空行走的時候,航天員綁上在地麵重達310磅的單人機動裝置(MMU),一個單人的氮推動器背包,它固定在航天服攜帶式生命保障係統上。航天員利用可調控旋轉和平移的手控製器,可以準確的飛入或圍繞航天器貨船入塢碼頭運動,或自由的進入航天飛機或空間站附近的有效載荷或建築內,也可以到達其它很多似乎遙不可及的外部區域。航天員穿著被稱為“太空自行車”的MMU’s,在發射、服務、保養和找回人造衛星方麵發揮了很大作用。

17.航天服是用什麼材料製成?它們是怎麼製作的?

我們通用的航天服/EMUs有12層夾層,每個都有其特殊的用途。從裏層開始看,最裏麵的2層是冷凍液體構成的貼身內衣,材料是內縫管狀塑料的彈性纖維,下一層是塗有尼龍的球膽層,外麵包了一層達可綸織物。下麵7層是防熱和小隕石的保護層,由鋁化的邁拉和層壓的達可綸棉麻織製成。這七層的衣服外麵是一層化合織物。

18.美國第一位兩次進入太空的航天員是誰?

第一位兩次進入地球軌道的美國人是戈登·庫鉑。第一次飛行:1963年5月15-16日,駕駛水星9號飛船,曆時1天10小時20分鍾。第二次飛行:1965年6月3-7日和皮特·康拉德一起駕駛雙子座5號,曆時7天10小時2分。

實際上格斯·格裏森是第一個兩次乘坐火箭進入太空的美國航天員。但在1961年7月21日,他第一次飛行駕駛的“自由鍾”僅僅是亞軌道飛行的飛船,帶著他沿拋物線飛行15分鍾,高度是190公裏,有五分鍾處於失重狀態。然後又開始了他的第二次飛行,這次他進入了地球軌道,在1965年3月23日,他和約翰·楊一起乘坐雙子座3號繞地球三圈。順便提一下,這次飛行將第一台電腦帶入太空:它是每秒可運行7000次計算的小型計算機。格裏森用它來計算地球軌道的變化。從那時起,航天員可以真正的飛越太空,而不是隻沿著固定的軌道環繞地球飛行。

19.哈勃太空望遠鏡可能替代國際空間站麼?

哈勃太空望遠鏡離國際空間站還有很大距離,首先它的軌道傾斜度是28。47度(國際空間站是51。6度),其次它的平均海拔高度是590公裏。

20.航天服有多重?

航天服包括背包在內淨重近280磅(在地麵)。當然了在太空中它沒有重量(即使什麼都沒有變化)。

21.為何航天員必須穿這麼重的裝備?

一旦航天員進入有壓力的生活艙,他們就穿上地麵上的人們在溫暖的春天穿的衣服,通常是短褲、短袖襯衫和襪子(因為他們的腳需要一些防碰撞保護和防寒,但他們不走路,所以不需要鞋子。)們僅在發射和返回以及走出氣壓艙進行太空船外活動或艙外活動的時候需要穿上特殊的衣服。發射/著陸服有防火功能和在航天飛機的加壓係統失控後維持身體周圍的壓力不變的作用。

航天員艙外活動穿的航天服要提供維持生存的氧氣和壓力。它們必須使航天員免受快速飛行的太空碎片的傷害,所以他們的航天服必須有壓力。當他們背向陽光,遠離太陽光照射變冷的時候,航天服必須保暖。衣服提供與地麵、航天飛機和其他艙外活動的航天員聯係的無線設備。提供太空短途行走和在黑暗中工作所需的光線,避免航天員的眼睛受太陽光的直接照射,便於攜帶外出工作的工具,滿足航天員生理需要的食物。航天服要保證六小時無故障,可適應不同航天員的要求。你可以將它看成小型的太空船。在地球上它重達280磅,但是在太空中沒有重量。

22.進入太空要花費多長時間?

航天飛機從發射、經過脫離外部罐和固體火箭,到以所謂的軌道速度到達地球軌道,大約要8.5分鍾,所以它要不停的圍繞地球轉動。