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美国科幻电影《地心引力》里讲述了一个非常惊险的故事:两名宇航员离开空间站,正在太空里执行修理任务,突然,空间站爆炸了!现在他们漂浮在无边的宇宙中,如果不及时返回我们蓝色的家园——地球,就会有生命的危险……那么在现实中,离开了地球的引力,人类又是如何行走在太空中的呢?
人能在太空里行走吗?
1638年,约翰·威尔金斯在《发现新世界》一书中描绘了人类在月球上行走的样子:“站在月球上,就像站在地面上一样稳……移动速度比任何地球生物都要快。”仿佛身临其境一般。但当时的人们还不知道太空中没有空气,也没有重力。这种描述只是一种幻想。
后来,19世纪的科幻作家凡尔纳、威尔斯都在自己的作品里尝试过描写人在太空中的行为。而第一个在科学意义上提出太空行走设想的人是俄罗斯的“宇航之父”齐奥尔科夫斯基。他在《太空漫游》一书中以插图的形式,画出了身着宇航服的人在太空中使用气闸舱进行出舱活动的情景。书中的相关技术细节之丰富,不禁令人感叹这位“太空先知”竟然生活在连飞机都没有问世的年代!
幻想归幻想,当第一颗人造卫星发射成功之后,科学家就开始认真考虑如何把人送入太空。当时的人们认为,事情肯定不像科幻小说里描述的那么简单,太空里的环境还有很多未知之处。于是,一批动物作为“探路者”,被V-2火箭、拆掉弹头的导弹和人造卫星送入太空。在这场太空生存实验中,苏联人偏爱使用狗狗,而美国人更钟情于与人类相似的黑猩猩。由于技术所限,这些动物大多没能活着返回地面。但是,以人类的观点看,这些牺牲是有价值的。既然哺乳动物能够在太空中生存,那么人应该也不例外。
“你不会来拽我的手吧?”
作为人类历史上第一位航天员,苏联宇航员加加林在1961年4月12日看到了有史以来最明亮的星空,因为当时在他与星星之间比我们少了一层大气的阻隔。他向地面人员描述道:“天空完全是漆黑漆黑的,地平线是优美的浅蓝色。”但很快,就有人看到了更加灿烂的星空——苏联宇航员列昂诺夫乘坐“上升”2号飞船进入太空,并首次身着宇航服走出飞船,走进太空。“屏住呼吸,看着布满星星的漆黑太空发生急剧变化……星星比地面上看到的多得多,更加明亮,也不闪烁。”这时他与星星之间的距离又比加加林少了一层,那就是飞船的舷窗。
第一个实现出舱行走的美国宇航员是爱德华·怀特。他比列昂诺夫晚三个月进入太空,从容地在太空里漂浮了20分钟,并用喷气枪控制身体的运动,显得自由自在、十分惬(qiè)意。当指令长提醒他回舱的时间已到时,意犹未尽的怀特开玩笑说:“你不会来拽我的手吧?”
危机重重
其实,在太空里“溜达”对于宇航员来说是一件风险极高的事情。首先,由于太空里处于真空状态,没有大气层的保护,温度的变化很大。当太阳照射时,温度可高于100℃,无阳光时温度又会低于-200℃。同时,这里还存在着能伤害人体的各种辐射和微流星体。因此在太空行走时,宇航员必须身穿特制的航天服。其次,宇宙飞船、空间站、航天飞机等载人航天器内的气压和空气成分基本与地面相同,而航天服内的气压较低,仅为大气压的27.5%。这时宇航员如果突然出舱,遇到低气压后,血液供应会出现问题。溶解在脂肪组织中的氮气会游离出来,却不能通过血液由肺部排出,因此可能造成血管堵塞的严重后果。所以宇航员在出舱前,需要吸取纯氧,将体内的氮气排出,以避免出现这样的问题。
太空“安全带”
除了上述危险外,还有一个大麻烦:在太空中行走的宇航员在围绕地球高速运行时,在茫茫的宇宙空间中没有参照物,无法分清物体的远近大小、速度快慢。一不小心,就可能会在太空中“迷路”,成为一颗“人体卫星”。再加上载人航天器和宇航员都在运动,很容易把人搞得晕头转向,所以在太空中行走时,就跟在地球上开车时一样,必须采取保险措施———系上安全带!这条安全带犹如婴儿的脐带,将宇航员与航天器连接起来,以防宇航员在太空中走失。万一宇航员不能自己走回航天飞机,还可以用通过这根带子把他拉回来。
然而通过一次次太空飞行,美国宇航员渐渐感到,这根连接在飞船和宇航员之间的“安全带”不光是生命的保障,还是行动的障碍。他们开始思索怎么才能去掉这根常常把宇航员缠住的“安全带”。于是,一些宇航员在天空实验室内部进行了“载人机动单元”的测试飞行。这种机动单元类似一台单人宇宙飞船,载有太空行走中所需的全部给(jǐ)养,设计者希望它可以为进行太空行走的宇航员提供氧气、水、食物和动力。
经过十几年的努力,1984年2月,美国宇航员布鲁斯·麦坎德雷斯终于成为人类首个无“安全带”太空行走的宇航员。他通过使用改良过的载人机动单元,得以在太空中自由地飞翔。这种机动单元靠喷出氮气来提供让宇航员前进、后退或转弯的动力。在地球上,它重约140公斤,但在太空里,由于没有重力,它就会变得像一根羽毛一样轻,甚至一点儿气流都能让它飞个不停。2001年,这种载人机动单元被“背包推进装置”所取代。直到现在,国际空间站里的宇航员仍会带着类似的装备,以备不时之需。有了它的帮助,即使暂时脱离了航天飞机,宇航员也可以在太空中生存一段时间,为自己争取自救的机会。所以,像电影里出现的那种“太空惊魂”时刻,也是有根据的。
人能在太空里行走吗?
1638年,约翰·威尔金斯在《发现新世界》一书中描绘了人类在月球上行走的样子:“站在月球上,就像站在地面上一样稳……移动速度比任何地球生物都要快。”仿佛身临其境一般。但当时的人们还不知道太空中没有空气,也没有重力。这种描述只是一种幻想。
后来,19世纪的科幻作家凡尔纳、威尔斯都在自己的作品里尝试过描写人在太空中的行为。而第一个在科学意义上提出太空行走设想的人是俄罗斯的“宇航之父”齐奥尔科夫斯基。他在《太空漫游》一书中以插图的形式,画出了身着宇航服的人在太空中使用气闸舱进行出舱活动的情景。书中的相关技术细节之丰富,不禁令人感叹这位“太空先知”竟然生活在连飞机都没有问世的年代!
幻想归幻想,当第一颗人造卫星发射成功之后,科学家就开始认真考虑如何把人送入太空。当时的人们认为,事情肯定不像科幻小说里描述的那么简单,太空里的环境还有很多未知之处。于是,一批动物作为“探路者”,被V-2火箭、拆掉弹头的导弹和人造卫星送入太空。在这场太空生存实验中,苏联人偏爱使用狗狗,而美国人更钟情于与人类相似的黑猩猩。由于技术所限,这些动物大多没能活着返回地面。但是,以人类的观点看,这些牺牲是有价值的。既然哺乳动物能够在太空中生存,那么人应该也不例外。
“你不会来拽我的手吧?”
作为人类历史上第一位航天员,苏联宇航员加加林在1961年4月12日看到了有史以来最明亮的星空,因为当时在他与星星之间比我们少了一层大气的阻隔。他向地面人员描述道:“天空完全是漆黑漆黑的,地平线是优美的浅蓝色。”但很快,就有人看到了更加灿烂的星空——苏联宇航员列昂诺夫乘坐“上升”2号飞船进入太空,并首次身着宇航服走出飞船,走进太空。“屏住呼吸,看着布满星星的漆黑太空发生急剧变化……星星比地面上看到的多得多,更加明亮,也不闪烁。”这时他与星星之间的距离又比加加林少了一层,那就是飞船的舷窗。
第一个实现出舱行走的美国宇航员是爱德华·怀特。他比列昂诺夫晚三个月进入太空,从容地在太空里漂浮了20分钟,并用喷气枪控制身体的运动,显得自由自在、十分惬(qiè)意。当指令长提醒他回舱的时间已到时,意犹未尽的怀特开玩笑说:“你不会来拽我的手吧?”
危机重重
其实,在太空里“溜达”对于宇航员来说是一件风险极高的事情。首先,由于太空里处于真空状态,没有大气层的保护,温度的变化很大。当太阳照射时,温度可高于100℃,无阳光时温度又会低于-200℃。同时,这里还存在着能伤害人体的各种辐射和微流星体。因此在太空行走时,宇航员必须身穿特制的航天服。其次,宇宙飞船、空间站、航天飞机等载人航天器内的气压和空气成分基本与地面相同,而航天服内的气压较低,仅为大气压的27.5%。这时宇航员如果突然出舱,遇到低气压后,血液供应会出现问题。溶解在脂肪组织中的氮气会游离出来,却不能通过血液由肺部排出,因此可能造成血管堵塞的严重后果。所以宇航员在出舱前,需要吸取纯氧,将体内的氮气排出,以避免出现这样的问题。
太空“安全带”
除了上述危险外,还有一个大麻烦:在太空中行走的宇航员在围绕地球高速运行时,在茫茫的宇宙空间中没有参照物,无法分清物体的远近大小、速度快慢。一不小心,就可能会在太空中“迷路”,成为一颗“人体卫星”。再加上载人航天器和宇航员都在运动,很容易把人搞得晕头转向,所以在太空中行走时,就跟在地球上开车时一样,必须采取保险措施———系上安全带!这条安全带犹如婴儿的脐带,将宇航员与航天器连接起来,以防宇航员在太空中走失。万一宇航员不能自己走回航天飞机,还可以用通过这根带子把他拉回来。
然而通过一次次太空飞行,美国宇航员渐渐感到,这根连接在飞船和宇航员之间的“安全带”不光是生命的保障,还是行动的障碍。他们开始思索怎么才能去掉这根常常把宇航员缠住的“安全带”。于是,一些宇航员在天空实验室内部进行了“载人机动单元”的测试飞行。这种机动单元类似一台单人宇宙飞船,载有太空行走中所需的全部给(jǐ)养,设计者希望它可以为进行太空行走的宇航员提供氧气、水、食物和动力。
经过十几年的努力,1984年2月,美国宇航员布鲁斯·麦坎德雷斯终于成为人类首个无“安全带”太空行走的宇航员。他通过使用改良过的载人机动单元,得以在太空中自由地飞翔。这种机动单元靠喷出氮气来提供让宇航员前进、后退或转弯的动力。在地球上,它重约140公斤,但在太空里,由于没有重力,它就会变得像一根羽毛一样轻,甚至一点儿气流都能让它飞个不停。2001年,这种载人机动单元被“背包推进装置”所取代。直到现在,国际空间站里的宇航员仍会带着类似的装备,以备不时之需。有了它的帮助,即使暂时脱离了航天飞机,宇航员也可以在太空中生存一段时间,为自己争取自救的机会。所以,像电影里出现的那种“太空惊魂”时刻,也是有根据的。