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“天堂”多么令人神往,太空生活多么让人羡慕!航天员在天上吃的、住的和我们“凡人”一样吗?
“太空”这个词用老百姓的话说就是“天”。太空中的生活也就是在天上的生活。在天上生活是古今中外许多人所向往和羡慕的。因为天上生活就意味着进入天堂,或是到达神仙所居住的地方,过着最美满和最幸福的生活。今天的科学技术已经可以将人送上天。而美满和幸福永远都是相对的,随着生活水平的提高,今天的生活比昨天的美满和幸福,而明天的生活又将更美满和更幸福。航天员在太空中的生活也是这样。随着空间技术的发展,太空中的生活也会不断地得到改善。
航天员在太空的生活环境,与地面的生活环境迥然不同,在与外界隔绝的飞船密闭舱里居住、生活是怎样一种情形呢?是最美满和最幸福,还是饶有趣味或是惊险刺激,航天员在太空中吃些什么?他们怎样睡觉呢?读者朋友一定还会有许多疑问。
别着急,我们会满足你的好奇心,告诉你太空的起居生活。
1吃在太空
吃饭喝水对于生活在地球上的人来说,是一件最平常不过的事了,但在失重环境下的太空生活中,航天员的饮食就显得十分复杂而特别奇妙。可以说,航天员的营养需求、食品制备、供给他们的进食方式都有一定的特殊性,所以他们与在地面生活的饮食有很大的不同。
那么航天员在太空吃些什么?他们吃得好不好?这是许多人经常提出来的问题。回答这个问题不能一概而论,因为航天食品有一个发展和改善的过程。在20世纪60年代,航天食品主要是解决航天员的“温饱问题”,70年代的航天食品进步到“小康水平”,80年代和90年代则达到使航天员“满意的水平”。进入21世纪以后,美国国际空间站上的食品可称之为“丰盛水平”。
营养丰富的航天食品
在早期,前苏联和美国航天飞行中,航天员采取“嘴对嘴”的进食方式。就是将经过特殊加工的液体或半固体的食品装在类似牙膏管的容器内,进食时通过一根导管将食品直接挤入口中,这是因为人们对在失重环境中能否像在地球上一样进食的吞咽存有疑虑而采取的一种保险方法。
在40年前,人类第一个进入太空的前苏联航天员就携带了几种食品,美国航天员格林驾驶“水星”号载人飞船完成其首次轨道飞行时,是美国第一个在太空进食的人。实践证明,人在太空中吃东西并不困难,吞咽也没有问题。不过当时格林吃的东西只是一些糊状食品,如苹果酱、牛肉酱、菜肉混合物。它们用铝质材料包装,其外形很像一支牙膏。这种“牙膏式”食品在以后航天飞行中逐渐被淘汰。以后又有将食品压制成一些小立方块,刚好一口吃一块的“一口一块”食品。随着人们对微重力环境的反复体验以及认识的不断加深,加上包装新材料和新技术的应用,食品的品种不断地增多和质量不断地提高,甚至可以保证一周内一日三餐不会重样,如今的太空生活,航天员已经可以吃到极富特色的家常菜,相信未来的航天中进食方法也会越来越接近地面。因此在美国的“双子星座”和“阿波罗”计划中,航天食品又不断地提高。同时还比较注意膳食平衡,每天可给航天员提供1.17×107焦耳热量,其中蛋白质16%~17%,脂肪30%~32%,碳水化合物50%~54%。航天员是一种特殊的职业,超体能的训练要求合理营养能量的补充。凡参加低压(如高空缺氧、低压易感性、压力应急等)训练的航天员在训练的前一天或当天进食特别的高空饮食,以防止或减轻高空胃肠胀气或减压病等病症。高空饮食的具体要求是供给高热量、高蛋白、高维生素,少残渣少产气的食物。
由于人们对在太空中进食重要性的认识不断地提高,工程设计人员在航天器上分配给航天食品的体积重量加大及进食条件的改善,到“天空实验室”及“航天飞机”计划阶段,有了充足水量供给并有食品加热的条件,使航天员的食品系统达到“小康水平”和“满意的水平”。
在航天飞行中,为了维持航天员生命,对抗航天环境因素导致的不良生理变化,保证其身体健康,必须给航天员提供符合卫生学标准,微重力条件下使用方便安全,符合地面饮食习惯,有足够热量,营养丰富的航天食品。
我国航天食品的种类有复水食品、冻干水果、复水饮料、硬罐头、饼干、月饼、压缩饼干、中水分食品及调味品各3至5种。这些携带的航天食品重量轻、体积小、营养好,按照热能供给量和营养素的标准组成食谱食品、储备食品和救生食品三种。
这三种又是哪些食品呢?为什么分别食用呢?
航天员在航天飞行期间主要食品为食谱食品。食谱食品根据航天员的饮食习惯,因人而异。即每个航天员均有自己的食谱。食谱食品的食谱是按照中国人的习惯制定的,其中每餐有主食、副食、汤饮料及水果等。在副食中制备有红焖大虾、红烧鸡块、红烧牛肉、红烧鱼及各种菜肴。品种齐全,有中餐的特色,避免了单调重复,符合国人的饮食文化,与外国人只习惯吃西餐、奶油、面包、三明治是不同的。吃西餐,中国人不习惯,航天员也不例外。这样有中餐特色的食品,怎能不增加航天员的食欲呢?
食谱食品按一日三餐分配,重量每人每天1.5kg。
我们再来说说储备食品,即在发生无法预见的情况而需要延长飞行时间使用的应急食品。每人按1天量储备。
救生食品又是怎么回事呢?救生食品放置在个人救生包内,在返回着陆降落在陆地或海上等待救援时应急食用。食品热能供给量和食品种类均为维持航天员每天消耗必需的最低热量,食品种类较单一,主要是各种压缩饼干。重量每人每天05kg,可提供每人2天的生存所必需的热量。
航天员怎样进餐呢?
在微重力条件下,航天员在航天器中用餐,要避免在进食过程中产生的食品碎屑和粉末,由于这些东西在舱内自由漂浮,不仅污染仪器设备,而且在航天员睡眠时还可能被吸入,损害其健康。
进一步的微重力实验表明,在微重力条件下用普通餐具(如匙和叉)从开口容器中取出食物是可能的。特别是有黏性的食品,更容易用匙和叉取出来。只要稍加小心,用匙取出来后还可以送入口中,中途不会漂浮或溅出。但是如果食品不带汤汁或没有黏性,则可能四处漂浮或飞散。另外,如果食品中含植物油太多,油又漂在表面,则可能形成油滴飞溅出来。研究人员还发现,在微重力条件下用匙取食物比用叉还可靠。如用匙盛牛奶,在微重力条件下如果拿匙的手左右晃动,牛奶不会被晃出来;但如果在地面,牛奶早被晃到地上。这是因为在微重力条件下液体的运动是受表面张力、内聚力和黏着力的控制;在地面,则是受地球重力的控制。
美国航天飞行实践证明,航天员在天上准备食品的时间,初期由于航天食品都是“熟食”,所以食品准备比较简单方便,一般只需要3~5分钟就足够了,到了后来食品需要复水和加热,且种类较多,就需要有一名航天员当“厨师”,在就餐前30~60分钟,负责食品准备。如果有的航天员不喜欢吃菜单上的食品,而要吃配餐食品,准备工作就更为复杂得多。
在航天飞行微重力条件下,如何使航天员能方便而顺利地将航天食品吃下去,就要借助于特殊的餐具。科研人员尽管努力改善航天员的用餐条件,也不能达到地面化的程度。
在航天活动中进食,对航天员来说是一个不小的考验。航天员按作息制度安排一日三餐。按照预先包装好的餐包,每餐均配有主食、副食、复水蔬菜、点心、水果、饮料、餐巾纸等,如载人飞船上搭乘2名航天员,则采取分别就餐方式(1人值班,另1人用餐),用餐前航天员需先用湿巾清洁双手,然后将食品包打开,取出需加热蒸煮或复水的食品袋,用舱内预热的21℃±4℃水注入食品袋内,10分钟内可完成复水或加热。
用餐时,航天员每人1套餐具(包括餐盘、勺子、叉子、安全剪刀等),将餐盘束缚在航天员一侧大腿上,勺子、安全剪刀吸附于餐盘上,利用餐盘上的尼龙搭扣,将食品固定在餐盘内。航天员取食的食品都应符合在微重力条件下的使用要求,无不可食成分,不掉渣,不碎裂,所食用的饼干、月饼或压缩饼干等干燥食品均制成一口一块大小,航天员要闭嘴嚼碎食用。复水食品均有相互粘结性,用勺子食用。饮料要用吸管吸食。餐后要将食品包装及剩余食品放入废物收集袋内。这一切都是为了防止在微重力条件下,食品碎屑、水滴或包装不至于在飞船座舱内漂浮,造成不可收拾局面。
2住在太空
人们在地面上生活,除了吃饭和穿衣以外,住房面积是最能代表生活水平的一个指标。在一定程度上,住房面积越大,生活水平越高。如果一个三口之家能住上150平方米的面积,生活在里面肯定非常舒适。太空中的生活也有相似之处。美国第一艘载人飞船“水星”号中,虽然只有1名航天员,由于座舱内的有效容积仅有17立方米,穿着航天服的航天员又是半躺在里面,身体几乎不能活动。“双子星座”飞船乘载2名航天员,座舱有效容积为255立方米,“阿波罗”飞船指挥舱内部有效容积为617立方米,但要乘载3名航天员,只能算是稍有改善。到了“天空实验室”,3名航天员在其中停留时间最长为84天,内部有效容积是361立方米。“航天飞机”乘载7名航天员,居住舱总容积为715立方米,虽然算不上宽敞,但设施较为完善,在里面生活仍感舒适和方便。“国际空间站”可载7名航天员,可居住容积为1300立方米,相当于两架波音747客机的容积之和,可以当作“大别墅”。
睡眠垂直固定在舱壁上
人的一生有三分之一的时间是在睡眠中度过的,因此有一个舒适的环境以保证良好的睡眠极为重要。在这方面天上和人间都是同样的标准。但天上和人间有一个重要的区别,这就是在地面上是1g重力环境,而在太空中是微重力环境。在地面上最好的睡眠方式是躺在床上睡,可能没有人会倒立着睡。但在微重力条件下,睡眠不受姿势的限制,可以躺着睡,坐着睡,站着睡,甚至倒立着睡。在微重力条件下睡眠的最大优点是不需要床。你只要在居住舱中找一个角落,没有噪声和振动干扰,便可舒舒服服地睡上一觉。不过在睡前一定要用一根带子将自己固定在某个地方,否则当你睡着后,由于呼气的推力会将你的身体推到空中,在舱内漂来漂去,直到碰撞在某个物体上把你撞醒。
人们长期的生活习惯,睡眠大都安排在夜晚。而飞船在航天飞行中昼夜周期和我们在地球上的昼夜周期是不同的,地球上的一天是一次日落日出,并定为24小时,空间飞行的一次日落日出,周期长短不一,这是为什么呢?
原来,周期长短和飞船绕地球飞行的轨道高低相关,轨道高,昼夜周期就长;轨道低,昼夜周期就短。一般在300千米高度的近地轨道上飞行,绕地球一圈需90分钟,即出现一次日落日出,白天和黑夜各为45分钟。航天器飞行速度很快,太阳出来时好像“迅面”似的一跃而出,太阳落山时也如“旋风”一样迅速地隐去。
在美国的“天空实验室”为航天员每人准备了一张床铺。床铺垂直安放在地板与天花板之间,床铺长1.83m,宽0.91m,用玻璃钢制成,安装在管架上,床上铺有褥子,褥子上有睡袋。
既然在微重力条件下什么地方都可以睡眠,为什么还要床铺呢?因为人在地面上习惯于在床上睡,习惯成自然,在微重力条件下一旦没有床铺的刺激,有些人会感到不自然或睡不踏实,进而影响睡眠。
当你脱掉衣服钻进睡袋之前,一定要将你的衣服和鞋子放进衣柜里,否则当你睡着后,衣服会飘到舱内的某个角落,使你醒来后找不到,而鞋子可能会撞在你的鼻子上,将鼻子撞痛。
睡袋上有一条长拉链,床铺上有两条带子,钻进睡袋后应将拉链拉上,用带子将自己牢固地固定在床铺上。如果舱内有噪声,可以戴上耳塞。关闭床头的壁灯即可入睡。
航天员在正常轨道飞行期间,按照作息制度安排,要有6至8小时的睡眠时间。在搭乘多名航天员时,要分别睡眠,即有人睡眠,有人工作、值班。睡眠安排在轨道舱内的睡袋里。睡袋是一个具有长拉链的保暖织物袋,一般固定在一侧光线较暗、噪声较小的舱壁上。由于微重力状态,航天员很容易钻进睡袋内,拉上拉锁,头部在外,双耳戴上耳塞双眼戴上眼罩,即可入睡。航天员在天上睡觉与地面不同,不是平躺在床上,而是垂直挂在壁上,这种姿势对在微重力条件下的航天员来说,一点也不感到不习惯。
睡袋固定在舱壁上,这样航天员睡眠时也固定在同一位置,非常安全。不然,航天员到处飘飞,当飞船加速或减速时,可能会被舱壁和仪器设备碰伤。带上眼罩和耳罩的目的,以免快速交替的日夜节奏和仪器设备发出的噪声影响睡眠。
睡眠时手臂一定要放进睡袋中,把双手束在胸前,以免无意中碰着仪器设备的开关。同时是为了不给自己造成虚惊,因为在微重力环境中,头和四肢有与躯体分离的感觉。国外曾有航天员在朦胧中把自己放在睡袋外边的手臂,当成向自己飘来的怪物,吓出一身冷汗。当然航天员必要时将手臂伸出睡袋来睡也是可以的。
在宇宙空间最特殊的就是睡觉姿势,失重时,身体完全放松自然形成一种弓状姿态。将来在月球上长期生活,如何睡眠?那儿的失重状态更强,睡眠能达到休息的目的吗?看来,还是个未解之谜。
个人卫生需要特殊技巧
在太空中生活,除了要为航天员提供进餐和就寝的设备以外,还要提供进行个人卫生和环境卫生的设备。在地面上生活,无论是个人卫生设备或是环境卫生设备,都是普通产品,没有什么复杂技术,但是在太空中微重力条件下,则成了高技术产品。
由于失重漂浮,航天员行动起来不像在地面上那样协调,坐立不稳,摇摇晃晃,稍一抬头仰身就有可能来个大翻身,弯腰时又可能翻筋斗,所以一切动作都得小心从事。
在飞船上的个人卫生是件十分麻烦的事。航天员在航行中和地球上的人一样,需要有刷牙、洗脸、洗澡、大小便等个人卫生的处理。怎么办呢?这需要有特殊的设施和技巧。如早晚刷牙,在失重状态下牙刷一动,泡沫就会飞起来。我国航天员刷牙漱口采用一口一块的消毒口香糖,放置口腔内咀嚼5分钟,用以清洁口腔,每日4次(起床后、午餐后、晚餐后及睡前)。航天员洗脸使用脸巾包,其实是取一块浸泡有清洁护理液的湿毛巾擦洗面部,把毛巾铺在按摩刷上用来梳理头发。航天员还用梳妆清洁包收集毛发等废弃物。在较长时间飞行的空间站上,还为男性航天员准备了剃须膏和安全剃须刀。在使用时,必须先使用剃须膏将胡须粘住,不然的话,剃须刀剃下的胡须会在航天器的舱内到处乱飞,非常不好清除干净。
航天员若在空间站上长期生活,还需要洗澡。如“天空实验室”就使用一种“淋浴器”。因为“天空实验室”电源使用的是燃料电池,燃料电池在工作中产生的副产品是水,所以水的来源比较丰富。在失重环境中洗澡更困难,为了不使水飞溅,要在一个封闭容器中进行,用压力将水从上方压出来,但水在出了喷管后,就会在空中乱飘,碰到人体就会附着在人体上,为了防止附着在口鼻上的水呛人和溺人,必须带防水和供氧罩。人进入浴室,要穿上固定的拖鞋这样就不会飘浮起来,脏水要用水泵从下边抽出去,但附着在器壁上的水珠,需要用吸尘器才能收拾干净。在太空洗澡,除用淋浴器外还可用海绵布。“航天飞机”上就使用海绵布。每次洗澡备有两块海绵布,一块用于洗脸和头发,另一块用于洗身体。此外还有一块布用于擦干潮湿的皮肤。在微重力条件下洗澡,一般不需要太多水,因为水很容易粘附在皮肤上,不会从皮肤上流掉。因此,15分钟淋浴,需要两三小时的准备和收拾的时间。
在太空微重力环境下大小便,是一个比较麻烦比较复杂的事情,尤其是较长期轨道飞行时,环境控制与生命保障系统要设计出一套复杂的能除臭、供水、易于消毒的收集系统。其中抽水马桶最为复杂,如果设计不好,拉出的大小便因微重力会从马桶中飘出来,在座舱内到处飞舞,就好像“天女散花”,那就成为一场灾难。 航天员上天前要学会上厕所。上厕所的第一步是要将自己固定好。首先固定好鞋,然后固定好下身,双手握住马桶两边的扶手,但最要紧的是屁股必须与马桶的边缘贴紧,使马桶内部与外边完全密封。所谓“抽水马桶”实际上不是抽水马桶,而是“抽气马桶”。因为马桶内不使用水,而是用气。如果马桶内部与外边不能完全密封,气流不能将大便带走,马桶也就不能正常工作。马桶内装有一台离心泵,马桶的右前方装有离心泵的开关手柄。打开离心泵后,叶片使桶内的空气发生颤动。空气的颤动可以使大便中成形的部分碎破,然后被吸进马桶底部的大便收集器中。大便收集器内有一个大便袋。每次用完后大便全部装入袋中,因此没有臭气散发出来。小便则用一个特制的漏斗收集。漏斗下方装有一台水泵,可将小便收集和输送到小便桶中。小便桶定期向宇宙空间排放出去。大便袋中的大便经压缩处理,暂时存放在马桶内,最后被带回到地面上来。
在短期轨道飞行时,则不需要复杂的系统,一切从简。如轨道飞行1至2天,小便使用收集袋或“尿不湿”即可;大便一般在发射前地面食用低残渣饮食3天,起飞前又采取灌肠措施,用这样的方法来控制,一般2天以内不会产生大便。
国外早期航天时,用胶布将便袋粘在臀部上,一不小心,便袋脱落,粪便飘落,给自己在同事面前搞得很难堪。女航天员的大小便比男航天员更困难,美国在地面上对妇女的大小便过程,进行了大量的录像研究后,才研制出男女都适用的太空马桶。
我国载人航天还刚刚开始,需要做的工作还有很多。随着飞船飞行时间延长,如何让航天员生活起居更合理更舒适些,这是科学家继续探索的课题。
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