宇航员的太空生活

太空进歺   太空生活无小事  太空盥洗难随意  太空淋浴难上难

太空睡眠   太空行走   太空适应综合症      血液液体向上涌

骨软肌肉瘦   太空人失水减体重   太空人疲劳和应激   治疗添麻烦

太空体育锻炼   失重环境“潘多拉”魔

太空进歺

太空中的高真空、强辐射、微流星体、低温或极端温度等环境,如果没有妥善的生命保障措施,定会使撞入者立刻人仰马翻。而太空轨道飞行产生的失重环境,虽然不如前述环境因素那样显得凶神恶煞,但却是一位高明的捉弄者,会使进入者食不甘味、寸步难行,甚至“灵魂”出窍、迷失方向。总之,失重像是一面“哈哈镜”,将人们在地面上的衣食住行、吃喝拉撒睡习惯全部扭曲了,甚至连生老病死也变得难以琢磨。这里,我们先来领略失重“偷走”饮食中香色味的本事。

  中国饮食讲究的是“香、色、味、形”,可失重环境中的饮食又如何呢?

在太空饮可口可乐  在航天初期,为不使食品粉末在密封座舱的失重环境中到处飘飞,损坏仪器设备和航天员的身体健康,食品都是糊状的。为了便于食用,还将糊状食品装在软管中,食用时像挤牙膏一样往嘴里挤。饮料同样装在软管中。这样,食品的香气被封住了,颜色看不见了,形状也谈不上了,进餐的情趣就单纯地为了填饱肚子。因此,航天员普遍反映没有食欲。

  后来有了压缩方块食品,打开复合塑料膜包装,掰起来放进嘴里食用;还有软包装罐藏食品,就是将蒸煮灭菌后的鸡、肉、鱼片用复合塑料薄膜代替金属罐包装。由于这种食品有一定粘性,打开后放在盘子上不会飘飞,可像地面上一样用刀叉进食。

航天员用筷子吃饭  为了进一步增加进餐情趣,还研制了脱水食品,就是将食物经冷冻、升华干燥,使含水量减至3%左右,用复合膜包装后,在室温下微生物也难以生长繁殖。备餐者用针管往包里注水,食品可迅速恢复原有的形状和颜色,有的还需加热,然后放在盘中,让大家像地面上一样进餐。

  这些改进的食品,虽然可以看见颜色,也有一定的形状,但仍无法将“香”和“味”从失重那里完全夺回来。因为失重使人的体液上涌,鼻腔充血、唾液分泌发生变化,导致味觉神经钝化,因而闻不到香气,味觉也普遍不佳。香和味仍然被偷走了。

 

太空生活无小事

 

  失重作祟,不放过小事。

  失重将大小便这样的寻常事变得非常困难,以地面上的方式进行是绝对不行的,那样屎尿飘飞起来,怎样了得!

天空实验室的大小便收集器

1、空气压缩机; 2、乘员固定装置; 3、粪便收集器; 4、尿罐(有两种安放位置); 5、容量指示器; 6、尿分离器; 7、气流阀; 8、尿罐开关把手; 9、尿罐(每名宇航员一个); 10、可调缚脚带; 11、脚固定板; 12、大小便收集器; 13、空气压缩机/分离器开关; 14、粪便收集器过滤器;

 

  载人航天初期,多为男航天员,可将尿液直接撒进尿袋中,然后封起来,大便时,将便袋口套在臀部上,再用胶布粘连。如果万一脱落,粪便飘飞不说,个人隐私也在同伴面前暴露无遗了。便后产物无法随时扔到舱外,有些需要带回地面化验检查。因此便后需加消毒水,然后扎好袋口,用手将袋中物捏揉混合,彻底消毒,不然粪便在袋中发酵腐烂,产生气体,便袋鼓胀,不仅占地,而且有胀破便袋的危险。

  后来有了改进。如美国在“天空实验室”中,装有小便漏斗,尿液经管道抽入一个容器中处理。在舱壁上设有侧孔式厕所,大便时将臀部塞入便座中,双手抓住两边的把手,以免身体飘飞。大便用气流抽入一个袋中,水份和气体经过滤网进入容器中处理,固体物质则由便袋收集,随后处理。

后来有了女航天员,怎么办?这确实使航天科技工作者费了一番脑筋。美国航宇局为在航天飞机上设置男女都适用的马桶,对妇女的小便过程进行了深入细微的研究。他们聘用了几名自愿帮忙的妇女,演示了撒尿的全过程,然后对过程的录像进行研究,研制了男女共用的太空马桶。不过,男人就被女性化,需要蹲坐着小便了。

  大小便时,将臀部坐在便座上,马桶盖自动打开,然后将固定带系在腰间,以防止身体飘浮,为保险起见,在马桶的一边还设有把手。小便经导管被吸走,大便则经吸嘴由空气吸走。在把手的下方有一个控制杆,扭动控制杆可调节吸嘴的空气流量,部分粪便进入样品收集袋,经冷冻贮存,最后带回地面,供化验研究之用。屎尿的臭气经过滤器排除。

  便后起身,马桶盖自动封闭,里面形成真空,粪便迅速干燥,固体部份定期抛到舱外,让其进入大气层中烧毁,液体部份经再处理后作为非饮用水使用。

  太空生活无小事。

太空盥洗难随意

 

  在地面上,刷牙、剃须、洗脸等是易于反掌的小事,但在失重环境中,是无法像地面上一样刷牙的,那样,在牙刷的摆动中,水和牙膏泡沫会飞溅起来,污染空气,损坏仪器设备。同时,聚集在口鼻周围的牙膏泡沫还会影响呼吸。一般只能用洁牙纸或布擦牙,用牙线剔牙,或许还有其它更好的办法?如像嚼口香糖一样嚼带洁齿剂的胶体。

  在失重环境中剃须和理发更不随意,必须使用能自动收集须渣和头发的刀具,否则,须渣和头发弥漫空中,它的危害可比牙膏沫厉害得多,仅仅让它们粘在皮肤上,就奇痒难耐。

  在失重环境中洗脸也要受到限制,像地面上一样用毛巾沾水洗脸是不行的,那样会使水珠飘飞起来。一般只能用湿毛巾擦脸。

  盥洗难随意,放屁更要检点,因为狭小的密封座舱,很容易受臭屁、响屁的污染。美国航空航天局对屁做了专门研究,每人每天平均放屁3次。一天放出的屁,重量相当于一瓶牛奶。屁中包含几百种气体,其中氮占60%-70%、氢和二氧化碳各占10%、氧和甲烷各占5%,还有具有臭味的挥发性胺、挥发性脂肪酸、氨、硫化氢、靛基质、吲哚、粪臭素和其它微量元素。二氧化碳多了使人窒息,氢和甲烷多了会燃烧甚至引起爆炸,其它发臭的气体令人心情不舒畅,食欲不振,甚至发病。

  在失重环境中应尽量避免放屁。根本办法是减少屁源。这要从两方面入手,一是航天食品应选择那些容易消化、不产生或少产生气体的原料;二是进食者应讲究个人卫生,进食时要细嚼慢咽,使食物在肠胃中得到充分的消化。

屁也可憋回去不放。屁中的氮和氢可由肺部和皮肤排出,其它成份也可进入血液,最后由尿排出。憋屁并不影响身体健康。

  有的人憋屁时会感觉不舒服,甚至引起精神不振。这种非放不可的屁,也不要随地放,最好是坐到便桶上去放,这样臭气被抽走,不致污染空气、危害别人,自己也不会被放屁的冲力推动。

  这真是盥洗难,放屁烦啊!

太空淋浴难上难

 

  失重捉弄人的生活,其中对淋浴的捉弄恐怕是最大的。

  在失重环境中,水不会自动地从喷头喷出,因此需要用加压设备加压;从喷头中冲出来的水,会把人打翻,因此脚下要有固定器;水在丧失压力后,会四处飘浮,因而需要有挡水的罩筒;在失重环境中,水的附着力增强,附着在口鼻上的水,轻者呛人,重者可将人溺死,因此最好戴上口鼻罩;脏水不会自动流走,因此需要有抽水设备;附着在罩筒和地板上的水,需要用吸尘器才能清理干净。

  在目前航天器的密封座舱中,还难以奢侈到设立专门的淋浴室,加上运进太空的水比金子还贵,10天以内的短期航天,是享受不到淋浴的,只能用湿毛巾擦身。

  第一次享受太空淋浴的是美国航天员P·韦茨,他1973年5月25日进入“天空实验室”,在太空生活28天,6月8日下午6时左右,韦茨跨进一个直径约1米的圆环中,然后拉起圆环,连着圆环的折叠布筒就像手风琴的风箱一样伸开。把圆环固定在天花板上后,韦茨就被完全罩在里面了。然后开动加压水泵和抽水水泵开始洗澡。他的淋浴时间共15分钟,但浴后的清理工作却用去了45分钟。

  苏联航天员瓦·列别杰夫,1982年5月13日乘“联盟T5”号飞船进入“礼炮7”号航天站,在太空连续飞行211天。他在日记中对太空淋浴做了生动的描述。

  “两位航天员(与他一起飞行的还有阿·别列佐沃伊)每个月只有一次享受淋浴的机会。淋浴前,首先将热水和冷水分别倒入两个容器里,其次要清理好输送管道、抽水装置、过滤装置、空气净化装置。为了一次淋浴,花在准备工作上的时间需要好几个小时。”“因为人是飘浮着的,被水一冲,可能翻筋斗。所以双脚必须固定起来。在失重状态下水是危险品,少量的水也会呛伤人,甚至溺死人。为了安全,淋浴时必须带上呼吸罩和护目镜。因此,我们总是在紧张中开始既危险又舒适的太空淋浴,心中油然产生好似探险家一样的心情。”

  看,淋浴好比探险!

太空睡眠

 

  睡眠在动物界无所不在,人的一生有1/3的时间花在睡眠上。但是,就人来说,为什么要睡眠?睡眠的作用是什么?迄今仍然是没有破解的难题。

  人进入太空以后,航天医学专家就利用特有的失重条件,对睡眠进行深入的研究。

  由于失重,人的方向感丧失了,所以不管人体处于什么方向,是横还是竖,是正还是倒,都可以飘浮着在空中睡眠。

  但是,为了安全应该睡在有防火等功能的固定着的睡袋中,以免飞船加减速时碰伤,或被流动气流推动误碰仪器设备开关。

  为了提高睡眠质量,还应创造条件,产生与地面上睡眠相同的感受,如给睡袋充气,或用绷带绑紧,使它向人体施加一定的压力,以模拟地球重力;带上眼罩,不让航天器上快速交替的昼夜节奏影响睡眠,或者用灯光模拟地面上的昼夜节奏;带上耳塞,不让仪器设备和静电产生的噪声干扰睡眠,有条件时,应设专门的消音寝室。

  在失重环境中,会产生头、四肢等可转动的肢体与躯干分离的幻觉,以及“灵魂出窍”的幻觉,特别是在朦胧的睡眠中是这样。美国一位“阿波罗”登月航天员这样说过,“当你在睡眠中发现自己身体下面没有任何支撑的东西时,会有一种掉进万丈深渊的感觉。”

  还有一名航天员,睡眠时习惯将手臂放在睡袋外。一次在他将要睡醒时,朦胧中发现有两个怪物正迎面向他飘来,吓出他一身冷汗。定过神来后,才知道那两个“怪物”原来是自己的两条手臂。在那以后,规定航天员睡眠时应将手臂放在睡袋内,如果非要放在睡袋外,应将双臂绑住。绑住手臂的另外一个作用是,不让手臂在睡梦中碰着仪器设备的开关。

  航天医学工作者除在技术层面上对失重环境中的睡眠进行研究外,也对睡眠的本质和作用进行研究。如美国曾对“天空实验室”上航天员的睡眠进行过测量,了解到失重环境中的睡眠,与以往的睡眠研究将睡眠划分的6个阶段相符,只是较深度的睡眠阶段(第三个阶段)较长,醒来的次数较少。

  现代睡眠研究认为,睡眠的过程是在慢波睡眠和快速眼部活动睡眠两种状态之间切换。对睡眠的作用是休息还是复原,是储存能量还是处理信息,则尚在争论之中。深入对失重环境中的睡眠进行研究,或许能为解开睡眠之谜提供线索。

 

太空行走

 

  在地面上的行走,原本就是反抗地球重力的活动。失重虽使行走摆脱了地球重力的束缚,但同时也给行走带来了许多天大的困难。

  在飞船的密封座舱中,由于失重,人处于飘浮状态,只要用脚、手或身体的任何部位碰一下固定物体,借助反作用力可进行立体行走,到达空间的任何地方。同时,在密封座舱中有空气,划动四肢也可进行立体活动。这里的行走似乎非常随意和惬意。

  但在座舱以外的太空中行走,情况就大不一样了。这里不讲吸纯氧排氮、穿舱外活动航天服保障生命安全,仅讲行走本身的蹊跷。

  人走出飞船的密封座舱,仍以原有速度与飞船一起作轨道运动,即仍处于失重状态。由于太空为真空,也四处无着,无法靠人体自身的动作产生反作用力来达到行走的目的,只能靠喷气背包代步。但走得多快和走得多远,却无法作出主观上的判断。因在广阔无垠的太空,除同速前进的飞船外,没有什么物体可作参照物,既难以判断速度的快慢,也难以判断距离的远近。同时,对看到的物体,也难以判断它的大小,会将遥远的星星看成是近在咫尺的小石头,而如果眼前飘着一片小小的锡纸片,却可能看作是远在天边的屏障。如果并排前行的飞船在转动,长时间盯着它,更会使人晕头转向。

  1984年2月,美国“挑战者”号航天飞机飞行时,航天员B·麦坎得利斯和L·斯图尔特背着喷气背包,进行第一次不系安全带的太空行走。他们在离地面265千米高的太空中,与航天飞机一起以28000千米/小时(5000米/秒)的速度绕地球运行,当他们开动喷气背包时,又以0.30-0.60米/秒的速度相对航天飞机移动。在太空行走过程中,地面指挥控制中心的监视人员提醒斯图尔特离航天飞机的距离太远了,斯图尔特便操纵喷气背包的喷气方向,向航天飞机靠近了些,然后问在航天飞机上的指令长布兰德:“现在行了吗?”布兰德回答说:“你怎么还往远里走!”

  在失重环境中行走,似乎应该是很轻松的,但实际上却非常累人。1988年12月,法国航天员让·克雷蒂安与苏联航天员亚·沃尔科夫走出“和平”号航天站密封座舱,在太空行走6小时,进舱时克雷蒂安连腿都挪不动了,在沃尔科夫帮助下才返回航天站。

太空适应综合症

什么叫航天运动病?它的症状如何?

  航天运动病又叫太空适应综合症,是人进入太空后头几天经常出现的病症,症状与在地面上晕车、晕船和晕机等运动病差不多。如头晕、目眩、脸色苍白、出冷汗、腹部不适、恶心、呕吐,有的还出现唾液增多、嗳气、嗜睡、头痛和其它神经系统症状。

  最早出现航天运动病症的,是1961年9月苏联第二名上天飞行的航天员格·季托夫。他在绕地球飞行第二圈时开始头晕、恶心和腹部不适。在做头部运动时,这些症状加重。在睡眠后症状减轻。返回地面后症状消失。

  据苏联对执行“上升”计划的5名航天员和执行“联盟”计划中的22名航天员的统计,患航天运动病的分别占40%和40.9%。美国在执行“阿波罗”登月计划时,对15名第一次飞行的航天员统计,患航天运动病的占40%。由此可见,大约有40%的航天员在首次太空飞行时会患航天运动病。有了一次太空飞行经历后,患航天运动病的比率会下降。如美国在“阿波罗”登月计划中,有过1次以上飞行经历的18名航天员,只有5人患航天运动病,占27.8%。但也有例外,如美国执行“水星”和“双子星座”计划的所有航天员,都没有患航天运动病,而在“天空实验室”计划中,有55%的航天员患航天运动病,可见航天运动病的复杂性。

  航天运动病的成因很多,据认为,主要原因可能是在失重环境中,前庭器官功能紊乱造成的。前庭器官是协调运动、维持人体平衡的内耳神经系统。在地面上,两岁以下前庭器官发育尚不健全的儿童和丧失前庭器官功能的聋哑人,一般不会晕车、晕船和晕机,这可能是佐证之一。可见,这里又是失重在弄人。

  航天运动病虽不是严重病症,而且经几天适应和返回地球后,症状会自行消失。但是,航天运动病会降低航天员的工作能力和工作效率。由于发病率高,从而会严重影响航天任务的完成。这就使它成为一个严重的航天医学问题。因此,各航天大国都很重视对航天运动病的研究。


血液液体向上涌

容貌大改变

 

到了太空后人的脸会肿起来  前面讲到,在失重环境中,人的前庭器官功能发生紊乱,导致航天运动病。其机理可能是由于耳石失去重力,其运动平衡功能丧失,大脑对外界信息的感受发生变化,形成感觉的信息冲突所致。

  其实,失重使人体生理功能发生紊乱和造成的后果远不止此。如心血管功能紊乱,会使人的面部大改容。

  在地面环境中,人的血液和其它液体,在心脏工作和地球重力作用下,总是向下或循环流动。在失重环境中,由于失去了重力,增加了血液和其它液体向上涌的趋势。据估算,有多达1-2升的血液涌向胸部和头部。

  这么多血液涌向胸部和头部会带来什么后果?最直接的后果就是胸部发闷、面部充血浮肿和下肢缺血。

到了太空后人的腿会变细  失重对面部容貌的改变,使任何技术高超的化装师和整容医生都望尘莫及。在这里,失重真正是一面效果奇特的“哈哈镜”,它可使长脸变成圆脸,大眼睛变成小眼睛,额头上的深皱纹变浅,浅皱纹消失,尖下巴变圆,圆下巴变胖,双下巴变成单下巴。一名航天员正是这样描述的:“洗脸照镜子时,发现自己原来的大眼睛变成了小眼睛,长脸变成了圆脸,双下巴变成了单下巴,脸上的皱纹也减少或消失了……。假如这时拍下照片送给亲人,那会很难认出来的。”

  心脏的功能是将血液挤压到全身。由于血液丧失了重力,心脏无需像在地面上那样用力,就可驱动血液。用进废退,久而久之,心肌的张力就会降低。这对一直呆在失重环境中的人来说,是一种适应,但对返回地球的航天员来说,功能减退了的心血管系统,就有一个不能再适应的问题。

  不能再适应的主要症状是:脸色苍白、出冷汗、血压降低和站立不稳、立位耐力大大降低了。

  除心脏外,心血管系统还会发生其它变化,如红血球、血红蛋白、血小板和血浆容积减少等。

  此外,失重还可能使四肢向前弯曲、臀部后翘等,使形体发生变化。

骨软肌肉瘦

 

长期航天的航天员的骨质会变得疏松  失重还会使人体内的钙、磷、镁等无机盐的代谢功能紊乱,不仅吸收减少,而且骨质中原有的无机盐(主要是钙)丧失,从尿中排出。

  苏联曾用生物卫星对动物进行实验。在失重环境中生活18天的幼年大白鼠,骨骼的形成率明显地比地面上低。

  美国曾对“双子星座”上飞行一两天的短期航天的航天员进行骨质密度测量,他们的骨质密度减少量在2%-2.5%之间。而飞行近14天的航天员,骨质密度降低量明显增加。在“天空实验室”上生活84天的航天员,从第一天起尿中钙含量就开始增多,到第10天时,每天从尿中排出的钙量达50毫克,30天后每天增加到100毫克,直到飞行结束。

  苏联对“礼炮”号上长期航天的航天员的骨质测量表明,每日的钙丧失量为体重的0.3%-0.5%,一般在3-6个后,钙、镁等无机盐的丧失量趋向稳定,不再随时间的增加而增加。

在失重环境中,航天员的肌肉会萎缩  骨钙丧失主要发生在负重的跟骨、大腿骨等骨骼上。长期太空生活的航天员,跟骨的骨钙丧失量可达3.2%-8.3%。足见这是“用进废退”规律在起作用。

  骨质大量脱钙会变得疏松,返回地面后,轻微活动和用力就会造成骨折,特别是脊柱和长骨的骨折。

  用进废退规律还会在肌肉上发生,因为在失重环境中,产生力量的肌肉无用武之地了,它便会逐渐萎缩。

  肌肉有由快肌纤维组成和慢肌纤维组成的两种。由快肌纤维组成的肌肉,其功能是进行迅速而有力的运动;由慢肌纤维组成的肌肉,其功能是在重力下维持身体的姿态。在失重环境中行走,不用力或用力很小,腿肌就会萎缩;在失重环境中干活,无需作功或作功较小,四肢等处的肌肉因而萎缩,如此等等。

  生物卫星上的动物实验表明,在失重环境中生活20天的大白鼠,肌肉减少25%-38%。

  失重使人骨软肌肉瘦,因而从太空返回的航天员,需要用担架抬下飞船。苏联一名在太空生活180天的航天员,连家属献给他的一束菖蒲花都拿不住。

失水减体重

 

  航天员从太空返回地面后,除个别人外,一般体重都会减少。如第一名进入太空飞行的航天员尤里·加加林,绕地球一圈,体重减少0.5千克。第二名航天员格·季托夫绕地球飞行17圈,体重减少1.8千克。

  体重减少,也是失重捣的鬼。

  由于失重,心血管功能紊乱,体液上涌,胸部和头部体液充盈,给感受器官一种虚假的信号:体液过量了。内分泌系统便自动地进行调节,将部分体液以尿排出体外。所以,初入太空的人,口渴感都减少,喝水量减少,而排尿量则增加。常此以往,导致体内的血容量和其它体液减少,使体重降低。

  前庭器官和心血管系统功能紊乱,使味觉失调,食欲不佳,进食量减少,造成热量供给与消耗量不平衡,也会导致体重减少。

  航天员的工作十分繁重、紧张,体力和脑力消耗都很大,每人每天应从饮食中吸收热值2800大卡以上,但由于失重捣鬼,一般都达不到这个量。如美国“双子星座”计划中一些航天员,每天热值的消耗量在2010-2410大卡之间,但他们从进食中能得到的热值量却在515-2230大卡之间。在对“阿波罗”登月计划中15名航天员的调查发现,他们每天的热值消耗量在2000大卡以上,但他们从所进食物中所能得到的热值量,平均只有1680大卡。入不付出,只有消耗体内原有的脂肪和肌肉。与此同时,从尿中排出的氮量反而增加了。因此,导致航天员的体重普遍减少。

  航天员体重减少都发生在进入失重环境初期,随着对失重环境的逐渐适应,体重减少量也随之减少,甚至最后停止体重的减少。而且,返回地球后,只要适当补充钙盐、水份和增加营养,体重就会很快恢复。

  在失重环境中体重减少,因素很多,原因很复杂。上面说到的,只是其中的几个主要原因。其它应该考虑的因素,与失重有关的还有过度疲劳和心理应激等

太空人疲劳和应激

 

  在失重环境中工作,似乎是很轻松的,其实非常累人,加之狭小环境、特殊照明、噪声和高低温的影响,使感觉功能、运动功能和中枢神经功能等都会降低,容易出现疲劳症状,降低工作效率,影响航天任务的完成。

  长期在孤独环境中超负荷地工作,不仅容易疲劳,而且容易发生心理应激。心理应激的主要表现是焦躁不安,情绪激动,睡眠中多梦,睡眠质量不高,甚至失睡、情绪低落、抑郁,常常产生错觉和幻觉,容易发火,迁怒于人,造成人际关系紧张。

  心理应激不仅影响工作,而且影响身体健康。所以航天科学工作者十分重视对心理应激的研究和处理。美国和苏联科学家曾对潜艇、南极考察站的工作人员,以及征集自愿者在航天模拟器上进行试验研究,寻找应付心理应激的方法。

  首先,在选拔航天员时,应特别重视心理素质和精神素质的选拔。

  其次,在训练航天员时要加强心理素质和精神素质的训练,其中包括航天特殊技术训练。

  第三,要随时由心理专家对飞行中航天员的心理状况进行监管,提供心理咨询,以及开展与地面人员联欢、与家人见面交谈等活动,以排解思地、思亲情绪。

  最后,提供医疗药物。

  一般在长期太空生活中容易产生心理应激。特别在6、7个月以上的长期航天中时有发生。

  在接近返回地球时也易产生心理应激。如1975年7月,在完成“美苏对接”任务后,美国“阿波罗”飞船上的航天员,在胜利喜悦和回家团聚的憧憬中,由于心情激动,返回程序操纵欠细腻,险些被反推火箭中未用尽的有毒推进剂毒害。

  在航天器发生重大事故危机时,也易发生心理应激。如“阿波罗13”号飞船贮氧箱爆炸后,3名航天员在缺氧、寒冷环境中努力奋战,非常疲劳,时有愠怒发生,地面上告诉他们服食兴奋剂后,才得以抑制,团结合作,谨慎地操纵飞船,胜利返回地球。

  在听到重大的航天事故消息时,也会使正在飞行的航天员产生心理应激。如2003年1月美国“哥伦比亚”号航天飞机在返回时解体,7名航天员罹难的消息传到国际航天站后,那里的航天员产生了心理应激,经过地面上的心理健康顾问的帮助,才克服悲观情绪,继续平静地在太空飞行。

 

治疗添麻烦

 

在太空诊断病人很困难  人在太空生病,是不可避免要发生的事情,失重给在太空治病带来许多麻烦。

  首先是诊断难,失重使胸部、头部充血,外貌发生变化,望诊、听诊难以准确。

  其次是化验标准是什么。如血液化验用地面上的生化指标行吗?尿液化验用什么指标?

  再次,用于透视检查的X射线会发生什么变化?准确吗?

  还有,在狭小的失重环境中,传染病患者如何隔离?生病人员的工作由谁来接替等等。

航天员在太空抽取静脉血  最不好解决的是,在失重环境中如何进行外科手术?苏联曾在飞机抛物线飞行的短暂失重环境中,对兔子进行过开腹手术,初步证明可以在失重环境中进行外科手术。但这离在太空对人进行外科手术还有差距。因为在航天器的狭小空间中,不可能建大的手术室和手术台;同时,人在失重环境中免疫力已降低,手术的危险性有多大?这些都需要深入研究和创造条件来解决。

  目前,对付失重和其它航天环境对航天员的一般影响,按照预定的健康保障措施执行,其中最重要的是加强体育锻炼;对偶尔发生的小病痛,地面医生通过遥测诊断后,指导航天员服用配备的药品也可解决;对急病、重病,则需送回地面治疗。如在1985年11月,苏联航天员弗·瓦休京在“礼炮7”号航天站上患病,用“联盟T14”号飞船送回地面。

  将生病航天员送回地面,对急病患者来说,可能因丧失宝贵时间而危及生命,这是最大的问题。另一个问题是花费昂贵,一般需要2-3亿美元。因此,未来的解决办法,应在太空建医院,收治太空病人,在此之前,应视情况分别处理。1987年2月8日,苏联航天员亚·拉韦金和尤·罗曼年科乘“联盟TM2”号飞船进入“和平”号航天站工作,预计在太空生活1年,但拉韦金中途生病,地面指挥中心决定让他随另外两名短期飞行航天员一起,于这年7月30日乘原飞船返回地面治疗。后来,罗曼年科也感觉疲劳,但地面指挥中心没有让他返回地面,而是逐渐减少他的工作时间,由原来的8.5小时,逐渐减少为6.5、5.5、4.5小时,直到最后停止一切工作,使他创造了太空连续飞行326天的纪录。

太空体育锻炼

 

  目前,对抗失重引起的生理变化的主要办法是加强体育锻炼。不过体育锻炼项目仍要受到失重和环境狭小的制约。单杠、双杠、举重、哑铃等靠反抗重力的项目达不达锻炼的效果;各种球类、游泳、滑雪、滑冰、越野、爬山等则受失重和场地的双重限制无法进行。目前,失重环境中的主要体育锻炼项目有如下一些。

  踩自行车练功器。锻炼者坐在固定的车架上,身体用安全带固定,以免飘浮,双腿套在弹力带上,克服弹力带的弹力蹬动车轮,所作的功由记录器记录下来。美国“天空实验室”和苏联“礼炮”号航天站上的航天员,规定每人每天需作功390-440千牛米。迄今规定未变。

  在微型跑道上跑步。锻炼者站在皮带式滚道上,双腿套上弹性带,以模拟人在地面上的体重,迈步时,一般需克服约490牛的弹性带拉力。苏美都规定,每次在微型跑道上跑步的距离,应达到3-4千米。在太空连续生活326天的苏联航天员罗曼年科,在微型跑道上共跑了1000多千米。

  拉弹簧拉力器。弹簧的弹力与重力无关。在失重环境中拉弹簧拉力器,与在地面上一样费力,可以达到锻炼的效果。一个弹簧拉力器一般有5根弹簧,每拉长0.3米,需用力107.8牛。

  作徒手体操。这是短期航天的主要体育锻炼项目,每天两次,每次30-60分钟。作体操时也要当心失重的捉弄。曾有航天员在做头部运动和甩动四肢时,感到头好像在脖子上360度地转动、四肢好像离开了躯体。

  穿负压裤子。这是一种准体育器材。穿上后将裤子中的空气抽掉,造成下身负压,促使体液流向下身。

  此外,平时和锻炼时都可穿“企鹅服”。这是苏联科学家为航天员设计的服装,因外型像企鹅而得名。它具有弹性,能给穿着者的肌肤一定的压力,对失重给予一定的补偿。

  体育锻炼对抗失重影响的效果是非常明显的。如在太空生活326天的罗曼年科,虽在后期因疲劳而逐渐停止了工作,但仍依照专家制订的体育锻炼程序,每年坚持锻炼,使脉膊、血压始终保持正常,体重、骨钙和肌肉虽有稍许下降,但都在正常范围内。返回地球后3小时就能自主活动,比10年前飞行96天后归来的情况还好。另一名航天员瓦·柳明,在完成175天太空飞行后8个月,又进行185天太空飞行,由于坚持体育锻炼,体重还增加4.5千克。

失重环境“潘多拉”魔盒

 

  失重环境被人形容为“潘多拉”魔盒,奥秘无穷。在航天飞行中产生失重是宇宙的造化,它的本质不是用简单的几句话能说清楚的,但又不能完全不说。这里试着用比拟的手法形象地稍作说明。

  航天器作轨道飞行时为什么会失重,用牛顿力学的语言说,是它的离心排斥力与天体对它的引力相互抵消。这种离心排斥力是由离心加速度产生的,即离心惯性。在爱因斯坦广义相对论中,引力并不是一种力,而是弯曲时空的一种属性。质量使时空弯曲,即将时空压出坑、阱来。不同质量的天体使时空弯曲的曲率不同,即压出不同深度的阱和沟(瞬时为阱、动态的为沟),这曲率值就是引力的大小,也就是“引力阱”的深度。广义相对论的一个重要理论是“加速度与引力等价”,这就是说,加速度可以抵消引力。形象地说,物体的运动加速度可以“填平”引力阱,或者说将弯曲时空拉平拉直。这里,我们或许可以说,失重是平直时空的属性。

在太空生产新型合金材料  任何形象比拟只能是简略的近似,一般是蹩脚的,很可能是荒谬的。

  前面我们说了失重捉弄人的许多事例,其实,这不及失重为我们提供认识宇宙、发展科技文明的巨大机遇的万一。在失重环境中,浮力和对流消失,毛细作用和附着力增强,表面张力成为液体物质的一种主要力,物质的电势、磁势、热电音响,以及热和质量的传导等性质都发生变化。如何利用失重创造的这些独特的条件,更深刻地认识宇宙规律、提高科技文明水平,是人类的造化。

  目前,科学家正在利用失重环境的特有条件,进行生命科学、宇宙动力学等等在地面上难以进行的实验研究;生产地面上难以均匀混合的新型合金和生长大型晶体等工业材料;高效率地制造地面上难以制造的高纯度的药物等等。

  当然,在利用失重环境时,仍要小心被失重捉弄。美国科学家曾遇到过这样一件事,他们研制的一套试验装置,在地面上经反复检查测试,一切正常。但是,由航天飞机带入太空进行实验时,却毫无结果。在寻找失败原因时,仍然发现一切器材都很正常。经反复查找研究,才发现原因在一个并不重要的卤化灯上--卤化灯中的气体在失重环境中不对流!

  万事开头难,失败是成功之母。让我们勇敢地打开“潘多拉”魔盒,迎难而上吧!