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第29章 航天科技探秘(1)

为什么探测器要登陆彗星太阳系里的彗星,大部分在远离太阳的极其寒冷的地方出没。彗星上保存着太阳系形成早期的最原始的物质,可是,彗星究竟是由什么物质组成的,我们对此只有猜测而不能定论。

为了采集彗星的原始物质,1999年2月,美国航天局派出了“星尘号”探测器,它在2004年与一个叫“怀尔德2号”的彗星相遇。“星尘号”探测器是一个质量达385千克的机器人,在地球引力的帮助下,它穿越4.8千米的彗星轨道平面和彗星相遇。在相遇之时,“星尘号”伸出一只用气凝胶构成的巨型“手套”,从彗尾处收集星体物质,将它装在返回舱里,带回地面。预计,科学家在2006年可取得彗星尘埃,这将是人类第一次从“地—月系统”外收集到的天体标本。如果此项计划能成功的话,我们就可知道看似披头散发的彗星,究竟是由什么物质构成的了。

与此同时,一项更加激动人心的探测并登陆彗星的计划也开始酝酿。

一位名叫布莱恩·缪尔黑德的美国科学家,设计了这样一个奇思妙想,他准备派遣一个叫“深空4号”的探测器,在距地球几亿千米外的一颗名叫“坦普尔1号”的彗星上登陆。

“坦普尔1号”彗星每隔5年半绕太阳一周,它的轨道直径大约是6千米。尽管科学家相信彗星是由冰和尘埃组成的,可是在没有采集到彗星的实样以前,总是一个未知数。科学家设想,彗星表面的质地在棉絮和混凝土之间,因此为登陆器设计了一个类似鱼叉的装置。如果彗星的表面坚硬,鱼叉就锚定在它的表面;如果彗星表面柔软,鱼叉就会完全陷入彗星表面,然后展开一把小小的金属伞,以便固定在那里。

“深空4号”于2003年4月发射升空。在发射2年半以后,探测器将与“坦普尔1号”彗星相会。然后,在彗星的周围逗留115天,寻找登陆点。

“星尘号”探测器的取样和“深空4号”探测器的登陆,将谱写人类探测彗星的新篇章。

什么样的人可以当航天员

航天员是真正的“天之骄子”,要想当一名航天员,可不是一件容易的事。

在人类开始载人航天的初期,人们对太空环境还没有切身体会,只知道那里环境恶劣,会对人的生命有种种威胁,因此,认定人进入太空是件极其冒险的事。据此,无论前苏联和美国,都是首先从军用喷气式飞机的驾驶员中挑选航天员。因为这些人都经历过长期高空、高速飞行环境的锻炼,能较快适应恶劣的航天环境,能迅速果断地决策,善于应付各种意外的情况。从成百上千的优秀飞机驾驶员中,最后只能挑选出少数的航天员候选人。第一批前苏联航天员只有20人,而美国仅7人。

随着航天计划的扩展和航天器生命保障系统的不断完善,对航天员的挑选条件也有所降低,但是,四个方面素质的要求是不可少的,即身体素质、心理素质、思想素质和知识素质。

身体素质除了一般的健康外,还应具有许多特殊的耐力,如耐超重、耐低气压、耐热、耐振动、耐孤独等;心理素质是指情感的稳定性、自我控制能力、与同事共事的适应性和协调性等;思想素质主要是看是否有对航天的献身精神和为航天事业不屈的奋斗精神;知识素质则要求航天员必备一定的文化科学基础。

如果你想成为职业航天员,那么你的年龄应小于40岁,身高在1.5~1.9米之间,体重与身高要协调,有1000小时以上喷气式飞机的驾驶经验,并具有学士以上的学历,视力、血压及内脏均应健康,还要有坚强的意志和为航天事业献身的决心。如果你只想到太空中去做些科学实验,即成为非职业航天员,那么你必须是学识渊博的科学家或工程师,身体健康和情绪稳定,年龄则可以放宽许多。

愿更多的少年读者从小就向这个目标努力吧!

患近视的人也能当航天员吗

要回答这个问题,首先要介绍一下航天员是由哪些人组成的。

目前,构成航天员队伍的有三类人员:一是载人航天器的驾驶员,负责在宇宙航行中操纵驾驶航天器;二是飞行任务专家,负责航天器在飞行中的维修,完成飞行中对卫星或探测器的施放和修理,还有到舱外执行某些特殊任务;三是载荷专家,他们就是到太空中进行科学实验的科学家和工程师。前两类航天员是职业的,而后一类航天员是非职业的,只有担负与自己有关专业的任务时才登上太空。

早期航天员的挑选是十分严格的,通常是从喷气式飞机的驾驶员中选拔,可谓是千里挑一,所以对身体的要求也极为苛刻,当然患有近视眼的人是不可能入选的。

随着航天技术的发展,宇宙飞船和航天飞机频频进出太空,载人航天的活动次数也越来越多,空间站已成为人类在太空停留的重要场所。因此,今后会有更多的人进入太空生活和工作。据统计,全世界需要矫正视力的人高达48%(主要是近视眼),而患近视眼的人在科学家和工程师中所占的比例还会更高。如果戴着眼镜上太空,那是很不方便和不安全的,但把他们统统排除在航天员之外,又是一个很大的损失。出路在哪里呢?

用隐形眼镜可以解决这个问题。国外已经让航天员戴上隐形眼镜,作过模拟上天的试验,都没有出现不良反应,并公认隐形眼镜是矫正航天员视力的理想用品。

从今以后,不仅科学家和工程师上天可以不受视力上的限制,对未来的太空游客们也敞开了一扇大门。

在太空中人的身体会长高是怎么回事

生活在太空里的航天员,会发现一个奇怪的现象:自己在太空里长高了,而且非常明显,最多的可以长高55厘米。这是由于太空中的失重在作怪。由于没有了重力,一切都没有上下之分,人体脊骨的椎盘会扩展,所有的关节也会松弛、间隙增大。几十个关节的微小扩张叠加起来,就会使身体明显地增高了。不过,这个现象一经回到地面,几小时后就会消失。

在地面上,人的身长在一天中也会有所变化,早晨起床时人的身体最高。这是因为经过一整夜平躺在床上,各个关节都处于松弛状态,情况与太空中有点相似。当然这不是因失重造成的,所以并不严重,顶多也只会产生约1厘米的变化量。

失重环境,对人类是一种新的财富。我们可以在太空中利用失重去制造出许多在地面上不能或很难制造出来的高、精、尖产品,完成许多在地面上不能进行的科学实验。但是,对航天员的身体来说,失重却是一种不能避免的“灾害”。

人长期在地面的重力场内生活,地球重力吸引血液向下流动。在失重环境里,血液被重新分配,下肢血量减少,头部血量增多,致使静脉压不再起作用,血液中的水分会过多丢失,使得血液变得又浓又黏。在失重的环境里,人体骨骼受力减少,时间一久,肌肉萎缩,骨骼变得松脆,特别是骨骼内钙和磷的丧失,使航天员返回地面后变得软弱无力、举步艰难。失重还会引起血液中红细胞和淋巴细胞减少,免疫能力减退。在失重的环境中,大多数航天员还会发生前庭——中枢神经反应,出现恶心、呕吐、面色苍白、出汗、晕眩、工作能力下降,即所谓的航天运动病。

为了尽量消除失重对身体的影响,除加强航天员的训练、合理的作息制度、合理的饮食和营养外,体育锻炼和药物预防也有一定的效果。在未来的星际航行时,由于失重的时间相当长,还可以在航天器内制造一种人工重力,以彻底解决这个航天医学的大难题。航天员在太空中是怎样生活的太空是个重力十分微小的地方,在那里,航天员的生活与地面大不相同。

宇航员向美国总统克林顿展示太空食品比如吃饭,如果你像在地面那样端着一碗米饭,那饭会一粒一粒地飘满整个房间,你张着嘴可能一粒饭也吃不着,而你闭上嘴时,它却可能钻进你的鼻孔。因此,太空食品都要经过特制,装在软管或软袋里。航天员进餐时,先要将身体固定好,动作要轻柔,呼吸节奏要调节好,以免把食物弄碎飞扬,不要张开嘴咀嚼食物,只能用鼻呼吸,否则食品会从嘴中逃出。

在太空进行材料的科学实验宇航员的复合营养真空食品在太空中洗漱更是有趣。刷牙不用牙膏和牙刷,而是嚼一种类似口香糖的胶质物,让牙齿上的污垢粘在胶质物上,达到洁齿的目的。洗脸也不用水和毛巾,只用浸湿的手纸擦擦了事。

太空中上厕所是件麻烦事,必须坐在精心设计的马桶上,两脚先放进固定的脚套里,腰间用座带绑好,双手扶着手柄,不然人就会浮在半空。太空马桶是不用水冲的,而是一个特制的抽气机,将粪便吸进塑料袋里,以便集中处理。

航天员的睡觉姿势可说是千奇百怪。由于失重,无论是站着、躺着,还是飘着都可以入睡。但多数人还是喜欢睡在固定的床上或墙壁上的睡袋里,然后把睡袋拉紧给人体施加上压力,以消除那种飘飘欲坠的不安全感觉。

总之,航天员的太空生活就是这样奇妙,你想去体验吗?

航天员是怎样训练出来的

在挑选出航天员的候选人后,航天员的训练就开始了。训练一般包括三个方面,即航天理论和基础知识训练;各种航天特殊技能训练;增强体质的体育训练。

航天员的航天过程是从地面起飞开始,经过地球大气层,进入宇宙空间,最后平安返回日本第一批太空人在进行水中训练地面。因此他们必须掌握与此有关的各种基础知识,如飞行动力学、空气动力学、地球物理学、气象学、天文学和宇宙航行学等;航天员是借助火箭和各种载人航天器飞行的,因此他们还必须熟悉火箭、航天器的设计原理、结构、导航控制、通信、座舱中设备和仪表的性能以及简单的检修技能;他们还必须详细掌握每次出航任务的细节。

航天特殊技能训练,主要是模拟航天飞行的真实环境和过程,使航天员熟练地掌握操作技能,应付各种可能出现的情况。这主要包括五个方面的训练:一、飞机飞行训练,以提高航天员的耐噪声、振动和超重的能力,增强人体前庭器官系统的稳定性,训练在失重时的生活和工作的能力。二、大型离心机上的超重耐力训练,超重值要达到10g(g指地球表面的重力加速度,约为98米/秒2)以上。三、水下失重模拟训练,在水中可以产生类似失重环境中活动的效果。四、飞行模拟器训练,供航天员熟练地掌握航天器的操纵技术。五、各种应急训练,如长期在寂静中孤独生活,航天器设备出现故障的应急处理,如何安全脱险和海上救生等。

此外,航天员从事的是一项非常艰苦的工作,其体力消耗十分巨大。因此必须始终不断地进行增强体质的体育训练。

航天员是如何从座舱进入太空的

我们知道,航天员是乘坐宇宙飞船进入太空的。在太空中,航天员的绝大部分时间也是呆在宇宙飞船的座舱里,可有时候,航天员要走出座舱,进入太空。这可不像我们从教室走到操场那样简单。

因为在载人航天器中,如宇宙飞船、空间站等,座舱里都保持着一定的气压和温度,与我们地面上的大气环境基本相似,航天员不用穿戴任何仪器,就可自由呼吸、生活。可是,在这些载人航天器的外面,则是茫茫太空,不仅温度极低而且高度真空。所以在航天器内外是气压和温度相差极大的两个天地。

航天员从座舱进入太空时,不仅要穿上特制的航天服,保护自身的安全,还要采取一定的措施,保证载人航天器中的环境不因为航天员的出入而遭到破坏。所以,科学家为各种载人航天器专门设计了一种气闸舱。

航天员要从航天器里出来,好像要从一个封闭的气球里走出来。如果像我们平时走出屋子那样从座舱进入太空,即使门关得再快,航天器里的空气也会很快跑光,就像气球被戳破。但是如果有两扇门,当人走出第一扇门时,第二扇门还关着。然后,先关闭第一扇门,再打开第二扇门走出去。这样,始终有一扇门是关着的,航天器就能保持密封状态,而不会漏气。气闸舱就是按照这个道理设计的。

身穿航天服的航天员在进入太空之前,首先进入气闸舱。然后,关闭气闸舱与座舱之间的舱门,使气闸舱与座舱隔离。接着,气闸舱以一定的速度减压,直至达到与舱外一样的空间压力。这时候,气闸舱的舱门被打开,航天员就能出舱进入太空了。当然,这时候保持一定的压力和温度,维持和保护航天员生命的任务就交给航天服了。

航天员为什么要穿航天服

去太空旅行的航天员都要带上一件航天服,那是为了适应太空环境的需要。太空环境十分险恶,大大小小陨星的袭击,常常令航天员猝不及防;高空的辐射,会危害人体的细胞膜,干扰或终止细胞的抗疾病功能;还有太空中充斥着人类遗弃在那里的太空垃圾,对航天员的生命也是一种威胁。为此,航天员需要严格的保护措施,才能去太空工作。

航天服是一件高科技的产品。它的作用除了防御来自太空的侵袭以外,还有一套生命保障系统和通信系统。它能帮助航天员适应太空中温度的急剧变化,使航天员有合适的温度、氧气和压力,如同在地面上一样舒适;在太空行走时,可以方便地与航天器上的航天员通话联系。

航天服的设计者,可谓精心而周全。他们把航天服制成多层的套服,一般至少有5层。

与皮肤接触的贴身内衣又轻又软,富有弹性,通气又传热,内衣上安有辐射计量计,以监测环境中各种高能射线的剂量。内衣上的腰带,具有生理监测系统,可随时测定心率、体温。

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