1957年10月4日,前蘇聯成功地發射了世界上第一顆人造地球衛星“衛星”號,標誌著人類已經具備了靠人的智慧和力量初步掙脫地球引力把一種重物推出大氣層的能力。1961年4月12日,前蘇聯宇航員加加林駕駛飛船首次進入太空,開創了載人航天的新紀元,人類真正實現了“衝出大氣層”的願望,樹立了人類向太空進軍的裏程碑。隨後的30多年,世界航天技術實現了巨大的突破,紅月球,“船”探宇宙,衛星定點,往返天地,真乃花樣繁多,日新月異,使人驚歎不已。
航天飛行的成功是幾千年來人類積累的物質和精神財富結出的光輝碩果。二次世界大戰以來,基礎研究包括材料、工藝、醫學等領域的長足進展更給它提供了豐富而直接的營養。
航天事業的發展又回過頭來,以其自己的成果擴大了人類的眼界,推動了許多學科的蓬勃發展,幫助我們獲得更多的,甚至無法滿足表麵上得到的精神和物質財富。
然而,人類不能“赤手空拳”地進人空間和踏上別的星球。他需要解決地球到遙遠的空間或其他星球必然會遇到的所有切身問題:缺氧、失重、低氣壓、真空、極端溫度、飲食、排泄、睡眠、行走、工作……那麼人類要生活在太空須具備什麼條件呢?
特殊的航天環境
衝擊和振動
火箭發射的時候,存在著巨大的衝力,這種衝力是汽車和電車的幾十倍。一默在0158衝擊下,就會感到不舒服。而運載火箭發射時有幾個1和十幾個8的衝擊力。怎樣戰勝這種衝擊力,人們通過離心裝置測定,如果躺在飛船內,在78的衝擊力下,可經受100秒,在108衝擊力下可經受30秒鍾。利用這一生理特點,讓人橫躺在飛船內,讓火箭用較小的加速度起飛,宇航員就可以擺脫衝擊力的折磨而順利踏上飛往太空的旅途。
振動來源於火箭發動機。運載火箭在發射台點火時抖動,其低頻振動最大,但時間很短。隨著上升速度迅速增大,氣動力更會引起火箭劇烈振動。上升到一定髙度時,大氣密度減小,振動逐步減弱。由於火箭點火發射上升所需的時間隻要2分多鍾,因此,隻要采取適當的減振措施,振動並不是十分嚴重的威脅。
失重環境
失重是人進人飛行軌道遇到的一個特殊物理因素。宇宙到地球軌道作圓周運動時,飛船運動的離心力和地球對飛船的引力相等,由於這兩種作用力方向相反,使飛船中的人和物碰於一種失重狀態。宇航員在太空飛行,少則幾天、幾個月,多則一年甚至幾年。長期處在失重條件下,對人體產生許多不良影響。人在長期穩定的地心引力條件下生活,重力對人體部分的作用不同,因而形成了一定的比例,骨骼結構的堅固性和它的功能,肌肉活動、體液分布的特點,保證了人體對重力的對抗,使人得以生存和發展。習慣於地球重力條件下生活的人,一旦進入失重環境,人體重量就會頓然消失,行動起來就會身輕如燕,猶如飛翔在空中,有“胃然”的新奇感,吃飯、喝水、穿衣、睡覺等一切生活同地球重力環境有根本的區別。更為重要的是,在失重環境下,人的生理功能也要發生變化,如血液要重新分布,大量血液湧向上身,骨鹽代謝紊亂,骨質會嚴重失鈣。多數初人失重環境的人出現類似地麵暈車、暈船的航天雜征。
失重並不會引起嚴重的生理障礙,消除了失重危害人體安全的顧慮。隻是人在失重條件下生活與地球上有許多不同,人必須從生活內容、生活方式、生活習慣上要適應失重的變化,采用錢的方式進行。