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宇航员在太空会长胖吗?自由落体状态下他们如何称体重?

小思想小思想 2018-02-11 14:02:33 956
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小思想
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转载:未读

汤姆·琼斯是NASA的资深宇航员,服役11年,执行过4次太空任务、3次太空行走,曾在太空生活33天。《太空飞行课》一书是从公众的上万个关于太空生活的问题中精选了342个人们最关心的由汤姆·琼斯来进行既专业又幽默的解答,告诉大家真实的太空生活是怎样的体验。
本文摘编自该书第六章《太空生活》。

宇航员吃饭的时候用盘子吗?
国际空间站上的宇航员吃饭和喝水都直接用一次性的塑料或铝箔容器——所以他们不用洗碗!在太空中吃饭的时候,我偶尔会用带魔术贴的金属托盘来放食品袋。不过食品袋上的魔术贴也可以直接粘在舱壁或衣服上面。厨房的桌子上还有磁性的剪刀和勺子。
一般来说,我吃饭的时候每次最多打开两个食品袋,而且还得多加小心,以免食物飞得到处都是。一次打开两个以上的袋子完全就是自找麻烦——厨房一定会变得一团糟。你可以吃完两袋以后,再打开另外两袋。在地球上,你可以把所有喜欢的食物都放在一个盘子里慢慢享受,这真是简单又难得的快乐。
飞船上有冰箱或者冷库吗?
只有一个用来冻饮料的小冰箱,不过宇航员有时候会收到货运飞船送来的冰激凌,装在医用研究冻库里。冰激凌很快就会被消灭掉,然后船员把血液、尿液和其他生理样品装入冻库,送回地球供科学家研究。

空间站上的感恩节大餐,从左到右分别是:蔓越莓果酱、夹馅玉米面包、烟熏火鸡、茶和冻干草莓。 只需要一把剪刀和一把勺子,你就可以尽情享受这顿大餐了。(NASA)

在ISS美国“团结号”模块的厨房里,大家把一餐的食物摆在桌子上。(NASA)
在这几十年里,航天食品有哪些改进?
与阿波罗时代的果珍和小块培根相比,现在的航天食品实在是好多了。进入航天飞机时代以来,食物保鲜技术的进步让航天食品的质地和风味都变得更加多样。今天的宇航员可以从更丰富的菜单里选择每天的食物。
大约在发射前5个月,宇航员会挨个品尝菜单上的所有食物,拟定自己每天的菜单,菜品的种类大概每十天才会重复一次。上天以后,你还可以随时吃点零食,或者从厨房的食品间里找别的食物来换换口味。
装在滴管里的盐水和油封胡椒粒是空间站上的调味圣品,你还可以往菜里加小袋的番茄酱、芥末、墨西哥辣酱、玉米卷、皮肯特酱或者牛排酱。
货运飞船每隔两三个月就会运来一批新的食物,丰富宇航员的菜单。不过令人悲伤的是,你无法在太空中以“熟悉的方式”享受比萨或汉堡。
在太空中你最喜欢哪种食物?
我喜欢的食物包括早餐玉米煎饼、科纳咖啡、巧克力布朗尼、烟熏扁桃仁、红糖燕麦、墨西哥薄饼夹烤鸡肉、冻干草莓、巧克力布丁、千层面、肉酱意大 利面、冻干芦笋、鸡肉辣酱、奶酪通心粉、煎牛排和烧烤牛肉片。
我经常把航天食品比作野餐。航天食品常常是脱水保存的,或者装在铝箔容器里,这样更容易加热、食用,但吃起来却没有在家里那么满足。我想念新鲜蔬果和沙拉的口感和风味,还有多种食物在盘子里散发出的混合香味。

本书作者正在吃“飞翔的鸡肉三明治”,经过辐射灭菌的鸡肉涂上皮肯特酱,夹在两片暖烘烘的墨西哥薄饼中间。(NASA)
可以把自己喜欢的食物带到天上吗?
国际空间站上的宇航员可以申请自己喜欢吃的零食,地面人员会准备好你要的东西,下次货运飞船或者太空的士(例如“联盟号”、载人“龙”飞船和“CST-100星轮号”)来送货的时候,你要的东西就会和新鲜的食物一起送上来。
我们小队里的每位宇航员都可以申请一样自己喜欢的食物,NASA 的营养师会把它添加到航天飞机的新鲜食品储存柜里。有位宇航员挑了巧克力饼干,确实很好吃,但碎屑会到处乱飞;还有位同事带了满满一塑料袋的瑞士巧克力块。我挑的零食是我小时候最喜欢吃的——纸杯蛋糕和另一种可以当点心吃的小蛋糕。这些食物在室温下能储存很长时间,而且比较湿润,所以产生的碎屑比较少。我每天都会吃一个小蛋糕,还会用多余的蛋糕跟别人交换。
在我乘坐航天飞机飞往ISS那次,我们小队点了马里兰蟹汤,营养师将它冻干后分装在一个个独立的包装袋里。蟹汤辛辣的风味大受欢迎,所以我们返回地球的时候还特地给空间站上的宇航员留了一部分。
宇航员在太空中会长胖吗?
我自己肯定是没胖。ISS的冻干/热稳定食品和便于食用的坚果、干水果共同为宇航员提供了平衡的膳食,每位宇航员每天会摄入1900~3200 大卡的热量,具体取决于各自的性别和体形。
这么多热量,看来大家真是吃得不少,但ISS上的宇航员每天都会做高强度运动,工作也十分繁忙,再加上航天食品的风味和口感始终比不上地球上的新鲜食物,所以很多人都会变瘦一点儿。在国际空间站上生活6个月以后,男性宇航员平均减重2~4千克,女性平均减重1.3~3.2千克。执行短期任务的宇航员体重通常不会出现大的变化。我在发射前和返航后的体重差通常只有1千克左右。
自由落体状态下的宇航员如何称量自己的体重?
在自由落体状态下,宇航员的体重实际上应该是零,但他的质量却不会改变。在太空中称出质量后,他们就能算出自己在地球上的体重应该是多少。随船医生会要求宇航员定期称量体重,以确保他们在国际空间站停留的6个月中身体健康、饮食正常。

宇航员凯伦·奈伯格正在使用ISS上的SLAMMD测量自己的体重。(NASA)
空间站上有一台名叫“空间线性加速度测量设备”(SLAMMD)的仪器,宇航员可以用它来测量体重。SLAMMD 的运作原理是牛顿第二运动定律(F=ma),它通过两根弹簧向宇航员施加已知大小的力,然后测量由此造成的加速度,最终算出宇航员的质量,误差在250克以内。俄罗斯也有一种测量体重的设备,宇航员可以站在一个类似弹簧单高跷的平台上来回摇晃,仪器就会测出你的质量。
你们在太空中怎么上厕所?
我还以为你们不会问呢!在地球上的卫生间里,重力会让你排出的东西去往它该去的地方。可是在国际空间站的失重环境里,工程师只能用气流来代替重力。
厕所里装着专门的电扇,它制造的气流会带走尿液和你排出的固体废物。宇航员可以扳动开关,打开厕所里的风扇,然后在真空管上插一个漏斗,并用漏斗靠近自己的身体。尿液会被气流冲入漏斗,汇集到一个储存罐里。
宇航员可以用脚指头钩住地板上的扶手,悬停在厕所座位上方。空气从座位下流过,冲走固体废物。每次用完厕所以后,所有的排泄物、清洁用品和卫生手套都会被装入垃圾袋密封起来,放进座位下面的一个桶里。然后宇航员会清理座椅和垃圾桶口,套上新的袋子,以便下一个人使用。用过的消毒湿纸巾会被扔到另一个垃圾袋里。

这就是 ISS 的厕所隔间,左上方是真空管,右下方则是盖上了盖子的“马桶”。(NASA)
如果你在太空中流了汗,那会怎样?
在地球上,温暖的空气会上升,因为它的密度小于周围较冷的空气。可是在自由落体状态下,密度的差别不会造成气体的流动,所以你身体周围较热的气体也不会上升,于是你身上就裹了一层炎热潮湿的“毯子”。正是出于这个原因,汗水很难蒸发出去,只会在皮肤上一摊摊地汇集起来。所以宇航员在锻炼时需要经常用毛巾擦汗,或者打开风扇对着身体吹。

32号远征队的宇航员苏尼特·威廉斯在ISS的跑步机上锻炼。(NASA)
宇航员在太空中怎么洗头,怎么修剪头发?
洗头的时候,宇航员要完成的第一步是把饮水袋里的热水挤到头皮上;然后他们会涂上免洗洗发水(就是医院里用的那种),用手指或者梳子搓洗头发,最后用毛巾擦干,用梳子整理发型。国际空间站上的宇航员会互相用剪刀修剪头发,真空吸尘器会吸走飘散的碎发。
宇航员怎么刷牙?
宇航员使用牙线的流程和地球上一样,不过刷牙就要难一点儿了——空间站上没有给你吐牙膏的水池!他们会把牙膏吐进纸巾或者毛巾里,然后用清水漱口。为了节约用水,国际空间站上的宇航员已经开始使用可食用的牙膏,刷完牙以后,他们可以直接把牙膏吞进肚子里。

宇航员凯伦·奈伯格在ISS上洗头。(NASA)
怎么处理飞船上的垃圾?
废纸、垃圾、纸巾、用过的胶带和包装材料都统称为“干垃圾”。我们会用你熟悉的塑料垃圾袋把它们装起来,然后系紧或者用胶带扎紧。那些很快就会散发出臭味的东西被归类为“湿垃圾”,例如用过的食品包装袋和湿纸巾。我们会把这些东西装进塑料袋,用手压紧,然后用胶带密封起来。
宇航员把这些垃圾和卫生间里的固体废物一起装进空的货运飞船,例如“进步号”“天鹅座号”和“HTV”。飞船装满以后就会与空间站分离,然后进入大气层并烧毁。你可以认为,这些垃圾的每一个分子都在再入大气层的过程中得到了回收。
对于未来的深空任务,NASA 正在探索回收利用垃圾的各种方式,比如说,我们可以尝试用垃圾来制造推进剂、氧气和防辐射罩。
飞船上有什么特别的气味吗?
“阿波罗号”的宇航员报告说,渗入登月舱的月球尘土有种微弱的辛辣气味,像火药一样。完成太空行走后,我注意到宇航服散发出臭氧电离的刺鼻气味。舱外的游离氧原子会粘在宇航服上,这些原子与气闸里的氧分子反应形成臭氧,带来了这种特殊气味。
空间站的维生系统里有专门的气味控制单元,名叫“微量污染物控制组件”。这套组件由活性炭床、催化氧化剂、氢氧化锂吸收床、风扇和流量计组成。
活性炭会吸收氨和其他大部分气味,不过甲烷之类的气体由催化氧化剂吸收,然后在 750℉(400℃)的高温下加热清除。氢氧化锂吸收床会吸附加热过程中产生的化合物和酸性气体。这套系统几乎能处理空间站上的食物、垃圾、人体和排泄物产生的所有气味。我去国际空间站执行任务的时候,站内的空气闻起来干净清爽,空间站上的空气过滤系统一直在高效运转。
宇航员怎么洗衣服?
他们不洗衣服。在自由落体状态下洗衣服需要特制的洗衣机,而且会用掉大量的水和能量,对空间站有限的储备来说,这无疑是沉重的负担。
空间站上的船员隔天换一次内衣和袜子,上衣和裤子(或者短裤)则是一月一换。他们每周换一次睡衣——其实就是T恤和短裤——换下来的这套还能当成运动装再穿一周。换下来的衣服直接扔掉,由货运飞船带入地球大气层烧毁。
相比之下,航天飞机宇航员的衣着就显得很奢侈了。我每天都要换干净的上衣、袜子和内衣,大部分衣服可以留着回去以后再洗,下次任务的时候还能再穿。为了预防衣服产生臭味,太空服装设计师正在尝试用浸泡过抗菌剂的布料来制作宇航员的衣物,让一套衣服可以穿得更久。
空间站上有书吗?
有的。宇航员可以在自己的平板电脑或者笔记本上阅读电子书。我最后一次执行任务时带了本经典科幻小说《2001:太空漫游》。1968年的同名电影就是根据这本书改编的,正是它点燃了我的宇航员之梦。“和平号”等早期空间站上甚至有专门的图书室,里面放了几十本纸质书。

本书作者手握《2001:太空漫游》,当时他正在执行航天飞机STS-98 任务。(NASA)
太空中能用手机吗?如果不能的话,你们怎么给家里打电话呢?
手机的能量不够大,所以在离地389千米的太空中,我们无法通过地面的移动信号站收发信号。ISS和任务控制中心通过36022千米轨道上的对地同步通信卫星传输无线电信号和视频信号。在90分钟的公转周期里,ISS大约有10分钟时间处于对地通信盲区,因为地球挡住了卫星信号。
通过这些卫星,ISS上的宇航员可以用笔记本电脑上的网络语音电话软件(VOIP,类似Skype)与地球保持联系,比如说给家人、朋友或者 NASA 的同事打电话。我曾在“亚特兰蒂斯号”航天飞机上用这种软件打电话回家,通话效果很棒。
今天,空间站上的宇航员还可以利用无线电信号与任务控制中心通话、发送电子邮件、更新脸书页面、发推特消息。

玛莎·埃文斯正在使用笔记本电脑上的无线电话软件与地球上的家人通话。(NASA)
太空游客在轨道上能体验到什么?
太空游客可以在商业性的空间站上享受几天地外假期。他们将看到壮观的地球美景,慢慢习惯自由落体状态下的奇妙生活。他们可以选择自己喜欢的食物,尝试在墙壁或天花板上吃饭。空间站会给他们准备一间失重健身房。他们可以在自己的独立隔间里睡觉,或者裹在睡袋里四处漂泊。太空游客和我们这 些宇航员最大的不同之处在于,他们不用每天工作16个小时。不过和宇航员一样的是,他们也能体验到发射、绕轨飞行和再入大气层的难忘过程。



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