失重环境中的生活
1.失重状态及失重训练
当宇宙飞船进入空间轨道后,就会出现与地球上截然不同的现象:吊着的灯绳,再也不会拉直;松开手中的笔,不会下坠;走路时若稍有不慎,身子会漂浮起来(见图15-1);吃饭必须闭上嘴嚼,如果碎屑飘在舱内,它就会往人的眼睛、鼻孔、耳朵里钻;假如你用地球上的习惯姿势写字,整个身体就会被笔尖支撑起来,即使是写一个逗点,如果用力过度,也会使你不由自主地转换角度。
所有这些,都是因为在太空中一切物体都失去了重力引起的。失重不仅改变了人在地球上的日常生活习惯,而且还会使人的器官发生变形,长脸变成了圆脸,大眼睛变成了小眼睛;肌肉也会变得松弛,尤其是腿部肌肉,因为得不到走路的锻炼,甚至会慢慢地萎缩;由于失重,脊柱不再承受人体向下的压力,椎骨间隙拉大,所以,身高可增加2~5厘米。失重还会对人体内部器官产生影响,心率、血压、呼吸等,都会有不同程度的变化。
图15-1 宇航员太空行走
实践表明,在太空失重条件下生活,人身体的变化是暂时的,不必担心对身体的危害。实践增强了科学家的信心:只要采取一定的保护措施,未来人类完全可以适应失重状态,移居太空城。
为了适应太空中的失重生活,宇航员在升空之前必须进行失重训练。电梯快速下降的一瞬间,人处在失重状态;从高台阶往下跳,在空中下落的过程中也处在失重状态,只是失重的时间太短,来不及仔细体会。为了延长失重时间,美国建立了几百米级的落差实验装置,宇航员在实验舱内,从几百米高处自由落下,可获得10秒左右的失重状态。
经过失重训练的宇航员,进入太空时还要穿“企鹅服”。它是特制的太空保健服,用带有弹性的纺织品制成,具有收缩性。这种服装可以箍在身上,像滑冰运动员的紧身衣。因为它的外观如南极的企鹅,所以称它为“企鹅服”。穿上“企鹅服”,为了对抗它的收缩力,肌肉就需保持紧张状态,人的感觉就如在地面上一样,避免了肌肉功能的退化。
2.失重对身体的影响
前苏联宇航员的长时间空间飞行已经显示,人在失重状态下停留的时间还未达到临界极限。在这些飞行中航天员的身体状况很好,感觉也良好。航天员们重新适应地球的状况也令人满意。
回顾1977年前苏联专家说,航天员持续半年的航天飞行很快会变成现实,那时世界上很多科学家还半信半疑。1984年前苏联专家又预言,人在太空的航天飞行将会持续一年甚至一年半,这时并没有使任何人惊异或不相信。1987年到1988年期间,前苏联航天员季托夫和马纳罗夫已经实现了在太空一次连续漫游达365天22小时39分钟的一年记录,使人们相信人在太空逗留时间还可能更长。现在已经有十多名航天员在空间留驻200天以上。尤利·诺曼尼科的3次航天飞行共持续430天。弗·索洛伏夫、万·罗敏等航天员各自在太空生活总计有一年。美国也有3名航天员曾在他们的“天空实验室”空间站中逗留过84天。
1978年,弗·柯万尔诺克和阿·伊万钦可就曾首先越过一个非常重要的极限。他们经历了一次血液中红细胞的完全改变,红细胞平均寿命为120天。他们在航天站4个月后红细胞已全部再生。倘若失重在形成和生长红细胞时产生完全相反的效应,那么两个航天员会变成真正的宇宙生物了。回地球后彻底的医学检查表明,他们的血液成分没有发生可逆变化。
自1961年以来,飞向太空的人越来越多,在太空停留的时间也越来越长,载人航天器的发射更趋频繁。到杨利伟、翟志刚等6位中国宇航员分别乘“神舟”5号、6号和7号飞船进入太空时,全世界已有近千人乘各种航天器进入过太空环境。虽然如此,失重对人体的影响和对物质活动的影响仍然是一个巨大的谜,仍然是宇航员长期航天生活的主要威胁,目前仍有许多问题需要解答。为解决这些问题,还需要做出巨大的努力和收集更多有价值的统计材料。例如,目前仍不清楚骨骼中钙盐的失去过程在长期飞行中会不会停止。1979年在175天的航天飞行期间,航天员弗·利亚可夫和万·罗敏失去钙盐的8%。科学家相信,人体中的钙盐失去超过20%,就可能会危及航天员的生命。
航天科学家和研究者们猜想,失重会影响人体组织的细胞存在过程。医生和生物学家目前还不能回答关于人在失重状态停留时间极限的问题。
谈及这一点,前苏联航天医学专家、医学博士格·泊夫沃诺夫说道:“关于最长太空飞行持续时间以及在航天站工作最佳持续时间的问题,仍然是应广泛公开讨论的问题,我是乐观的,就目前遗传密码来说,显示出失重并未造成任何飞行持续时间的限制。无论如何,很多数据表明,细胞和它的生长与重力无关。”
3.太空失重环境中的琐事
现实生活中,洗脸、刷牙和洗澡及排尿是最平凡的生活琐事。但在太空失重环境中,这些琐事却成了必须重视的大事。因为它们既不可避免,又难以完成,有的还需要支付高昂的费用。
在太空失重环境中,无法像在地面上那样刷牙,手的来回动作,会使牙膏泡沫到处飘飞。目前一般用洁齿纸、洁齿线清理牙齿。
在太空失重环境中像在地面上一样洗脸,也会使水四处飘飞。目前最简单方便的方法是用湿毛巾擦脸。在太空失重环境中使用的剃须器,必须能自动收集须屑。否则,须屑会对人和仪器设备造成危害。
太空中的水比金子还珍贵,短期航天只能用湿毛巾擦身。长期航天中的淋浴,既是一种享受,也是一种奢侈,还是一场战斗。1973年6月8日下午6时,美国航天员P·韦茨在“天空实验室”空间站第一次享受太空淋浴。为了防止水飘飞,他把一个直径约1米的叠缩布筒拉起来,将上端的圆环固定在天花板上,然后开动水泵,将水从上方压出。喷出的水失去压力后就到处飘飞,附着力会使水附着在筒壁和人身上。为了防止呛水和便于呼吸,他戴上了口鼻罩。洗过的污水不会自动下流,需要开动下方的水泵抽走,最后还要用吸尘器将附着在布筒上的水吸走。他淋浴的时间为15分钟,而清理污水却用了45分钟。
1982年,在太空生活了211天的苏联航天员瓦·列别杰夫,在日记中对淋浴作了生动的描述。他说,为洗一次澡,需花几小时准备。淋浴时,必须把双脚固定住,不然,身体会被喷出的水冲得翻筋斗。在失重环境中水是危险品,少量水也会呛伤人,甚至致人溺死……太空淋浴是在紧张中进行的,有一种既恐惧又舒适的感觉。
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