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太空飛行知識問與答(2)

23.穿太空服需要多長時間?

大約需要45分鐘。航天員在穿航天服時必須穿上他(她)特制的內褲,液體致冷內衣,上身/背包組件、褲子和靴子,手套和頭盔,然后帶上必要的工具和設備。

當航天員要進行太空行走,走出氣壓艙時,需要更多的準備時間。艙內的氣壓和地球海平面的氣壓相同(每平方英尺14.7磅),而艙外沒有壓力,太空服里要維持一定的壓力,以便宇航員在真空中生存。它的壓力要達到4.3 psi。人在14.7 psi氣壓和4.3 psi氣壓時的反應是明顯不同的,如果從高壓很快地下降到低壓,航天員血液中的氮將形成氣泡,出現“減壓病”癥狀,這是非常危險的。為了避免減壓病的出現,氣閘艙中的壓力先降到10.2 psi。在穿上太空服以后,航天員在走出艙門之前每隔一小時就呼吸一點純氧,以便在進行太空行走或艙外活動之前將氮從血液中清除。“預呼吸”的時間不包括在穿太空服的時間里。

24.為什么登月計劃是以希臘太陽神阿波羅的名字命名?而不用他的孿生姐姐,月亮女神戴安娜的名字命名?

美國宇航局在用神話中的名字來命名太空計劃時,并不是像大家想象的那樣武斷地做出選擇,或根據它們在太空中的位置來定。1960年7月,規模超過水星計劃(美國第一次載人太空飛行)的登月計劃在開始的時候沒有名字。當時,美國宇航局太空發展署的負責人亞伯·斯爾蒂文丁先生提議用“阿波羅”來命名登月計劃,這是因為這個古希臘神話中神的個性深深吸引他:阿波羅是太陽神,是箭術、預言、醫術、詩和音樂神的化身。他每天駕馭著馬拉戰車將太陽從天空拉過。美國宇航局一致通過,并在1960年7月28-29日的一次記者招待會上宣布了阿波羅計劃。美國從水星計劃開始就以神話中的神或英雄來命名載人航天計劃。

25.植物在失重情況下是否會長得更好?

植物在太空中生長需要與地面一樣的環境,要求有食物、水和光。食物(肥料)和光(例如陽光)容易獲得。問題是在失重情況下如何給植物的根部補充水分。美國宇航局和它的國際合作伙伴正在進行有關的研究,設計可以在微重力工作的供水系統。

有意思的是,在失重情況下植物的葉和莖都向有光源的方向生長(趨光性)。然而在地球上重力使植物根部沿著地球引力的方向垂直生長,這樣防止植物被拔起來。

順便提一下,我們不會使用零重力或無重力狀態這樣的術語,因為這種情況幾乎不可能發生。除非是在旋轉實驗室的正中央才有可能出現零重力或無重力。地球重力場的作用可以延伸到太空很遠的地方,實際上,離空間站軌道很遠的地方都受重力的影響。非常低的重力或失重在自由落體狀態下是可以達到的。

26.航天員在太空飛行時有很多工作要做,他們有空閑的時間嗎?

美國宇航局正在努力為航天員安排好作息時間,使他們有自己可以支配的空閑時間。航天員與地球上的人一樣實行工休制,工作之余他們有時間睡覺、吃飯、鍛煉、讀書、看電視、與家人(郵件或電話)或其他同事交流,或者僅是朝窗外觀看太空美景。

27. 建新的空間站需要幾年的時間?

NASA在1984-1985年期間和他們的國際合作伙伴(除前蘇聯)開始了空間站的最初設計。在1987年簽署了關于空間站設計、開發方面的詳細協議。在1993年吸引俄羅斯人加入空間站的工作,并對設計進行一些修改,改名為國際空間站。從1993年起,開始項目的制作階段。這時候美國已經單獨加工了重達184000磅的硬件。

實際上在60年代中期美國宇航局就開始進行空間站方面的一些研究工作,首先是建造了直徑很長的土星5號登月火箭,后來是在航天飛機18×60英尺的貨艙內進行了一些改進。

28.一個人在太空中可以待多長時間?

如果從健康的角度看,航天員在太空可以停留很長時間。俄羅斯航天員在和平號空間站已停留過一年以上。但是,國際空間站的航天員通常只在太空生活三個月(現在一般是停留6個月-譯者),以防止他們受太空環境的影響,而且可以讓更多的航天員有機會到空間站工作。

除了健康方面的因素外,航天員在太空的停留時間還取決于所獲得的消費品(空氣、水、食物、能量)數量的限制,這是指他們在太空中所需的資源的后勤供給和自給自足能力。

29. 在太空中是如何上廁所的?

在太空中,由于沒有重力,可用局部真空的方法處理尿和大便,無論男航天員或女航天員在小便時可以用小真空吸塵器和一個套囊,將尿吸到一個尿收集袋中。在排大便時,需要有一個特制的真空泵和一個密封的座圈,將排泄物分離,收集到一個容器中。大腿的固定裝置可以保證航天員在大便時人坐在馬桶座圈上不會漂走。

30. 在空間站發展的不同階段將進行哪種實驗,如果一個人希望在空間站上進行研究工作,他可以進行哪些方面的研究?

國際空間站的整個發展過程中,很多技術學科都要得益于在空間站所進行的長期實驗,然而主要的研究重點是失重狀態和生命科學。美國宇航局開發了多種專門用于空間站軌道研究的設備。

空間站研究的推薦項目主要是各種傳統科學和工程課程方面的研究,特別強調在投標時,要注意有關的技術性論述和標書中英語寫作的準確性。

31. 地球軌道周圍的的各種碎片和垃圾對空間站有什么威脅?

美國宇航局正在關注空間站有可能遭到微流星體和太空碎片的襲擊,盡管從理論上講這種情況發生的可能性很小。但美國還是一直制定了將航天飛機所攜帶的垃圾和碎片回收的政策。俄羅斯現在也制定了相似的政策。其他國家在這方面的合作也有很大進展。所以空間站的軌道平面上很少出現人工材料的垃圾。

然而,為防萬一,國際空間站要設計能承受小物體穿透空間站保護墻的措施。同時,地面雷達可以探測到大的飛行物,這樣就會有充足的時間通知空間站,避免險情的發生。

32. 國際空間站擴展空間的能力有多大?

如果得到國際空間站的合作伙伴,包括美國、加拿大、日本、意大利、比利時、荷蘭、丹麥、挪威、法國、西班牙、德國、英國、瑞士和俄羅斯在內的國家的同意,空間站可進一步擴大。此外,可用新技術的設備淘汰過時的設備來實現內部設施的更新。

33. 參加國際空間站工作的航天員要經過哪種訓練?

在空間站上工作的只有研究人員和專家,沒有飛行員。空間站上的航天員要接受兩部分訓練:航天員的基本訓練(生存訓練,基本的航天飛機駕駛訓練,基本的科學研究訓練)和空間站系統與科學研究設備使用的訓練。根據每個航天員所承擔的職位和職責,他們的訓練項目也不同。至少要有一個人負責設備的維護工作,其他人負責六個空間站的實驗室工作,每名航天員都要接受其他航天員部分工作的訓練。訓練項目將根據航天員在空間站停留的時間長短來決定。

34. 航天員接受這種訓練需要花多長時間?

一般情況下要求航天員在執行飛行任務前一至兩年的時間里接受訓練,平均是十八個月的時間。

35. 國際空間站上的居民可以是一對夫婦嗎?  

空間站的一個主要目的是為參與空間站項目的國家提供科學和工藝結果。挑選參與飛行任務的航天員將根據在六個實驗室完成工作的情況作為標準。航天員將來自15個參與空間站建設的成員國,包括有:美國、加拿大、日本、意大利、比利時、荷蘭、丹麥、挪威、法國、西班牙、德國、巴西、瑞士和俄羅斯。空間站上的居民可能是一對夫婦,這將取決于他們是否都是這一領域的專家,及他們是否符合航天飛行任務的要求。

36. 國際空間站上有自己的醫務室嗎?  

在裝配空間站的時候,將配備一種叫衛生保健系統的特殊的包裹。里面有健康監視裝置、急救裝置、一些緊急外科手術和齒科修復材料,也包括鍛煉器材。這些物品可以保證空間站的居民在失重環境下生存。當空間站完全裝配好后,將根據需要提供新的保健和監視設備。如果條件允許的話,生病或受傷的航天員可以很快的由配備救護系統——俄羅斯聯盟號救生飛船或美國提供的航天員返回飛行器送回地面。

37. 航天員在太空中是否可能患幽閉恐懼癥和發瘋,航天員能否在整個任務中保持鎮靜?

參加國際空間站飛行的航天員是經過心理選拔的,對這方面有很好的承受能力。何況,對于國際空間站來說,幽閉恐懼癥不是一個問題。因為它是迄今為止最大的一個航天器,在這個龐然大物里最多時只有七個人在里面居住,每個人都有很大的生活空間,可以到處行走,不會感到幽閉的。

38.以前空間站是否遇到過困難,你是否能夠預測到將來可能會遇見的困難?

和其它參加國際空間站的國家一樣,我們面臨的問題也是制定國際空間站的發展計劃,在經費和條件允許的情況下,盡可能地滿足不同國家的需要。(目前國際空間站遇到的最大問題是經費-譯者注)。

空間站已經有了一套復雜的計算機監視和控制系統,可以察覺未來可能發生的困難,可以發現空間站或地面出現的設備故障。同樣的,重要的在軌系統都會有備份,有時候還不止一份。如果某一部分出現問題,空間站航天員或地面人員就可以切換到另一個類似的系統,保證系統繼續運行。航天員可以很快找到出現問題的地方,就像業主對家的維護一樣。

39. 在太空中你可以看到什么?

由于空間站在離地球表面220里以外的太空中,空間站上的航天員可以很容易看見地球。他們將比你在飛機上看到的地球范圍更大,但景色相差不多。從航天飛機或空間站的窗戶向外看去,看到的景色就像一個晴朗、有很多星星在閃爍的黑夜,地球的外層是藍色的大氣層。在向月球飛行中看地球時,當太陽光線折射到地球大氣層表面的時候,地球變得更大和更清晰了。太陽在太空中非常耀眼,但并不像我們在地球上所看到的那樣,它的周圍是光環,因為在太空中沒有大氣層來擴散太陽強烈的光線。

40. 無重量是一種什么樣的感覺?  

在太空行走非常容易,空間站的航天員很快就會適應四處走動和固定在工作臺上。他們可以很容易地移動地球上的沉重、巨大物體。但是,航天員仍然需要很小心地控制物體的移動和在需要的時候能將它們停住。

41. 空間站上的航天員是否有年齡限制?

美國宇航局對它的航天員沒有年齡限制。實際上,研究結果表明太空飛行對于年紀大的人不會產生太大壓力,因為他們的身體中的器官經過長期的鍛煉變得更加容易適應。NASA在選拔航天員時的要求是:

a.取得自然科學、數學或工程學領域學士、碩士或博士學位者;

b.有卓越的工作能力,特別是最近參加過太空飛行的人更受歡迎。

42. 你能解釋“南大西洋異常”是什么意思嗎?

地球被一個近似球體的磁場-磁氣圈包圍著。據我們今天所了解的,它是由于地球內部發電機作用產生的,在地球的內部,導電的液體金屬由于對流力(熱傳導)、科里奧利氏力和地球引力的作用而出現流動,就像發動機上纏繞的帶電線圈,在它運動時產生磁場。他們集聚在一起,產生了地球的磁場。沒有磁場,我們的圓規星座將不能運行,就不會有北極光現象,它保護我們免受深太空輻射的傷害,這些輻射是來自于偏離的深太空高能粒子或被所謂的范艾倫地帶捕獲的高能粒子。當然,在1958年美國第一顆人造地球衛星探險家一號飛行時,發現有兩個磁場,一個近一些,一個離得很遠,它們像一個油炸圈餅似地圍繞著地球。

在南大西洋離開巴西海岸的某一地區,磁場的屏蔽效應不是很圓,而是像壺穴,科學家們解釋這是由于地球地理中心的磁場中心發生了古怪的偏離(偏離280公里),以及磁場和地球地理磁極間發生偏離。

這個被稱為“南大西洋異常”的現象是非常重要的。因為在地球軌道上飛行的太空船要定期地穿過這個自然屏蔽減少的地帶,每次在那里要停留幾分鐘,受到高能粒子的作用,特別是在太空行走的時候,它對光電電池的設計也有影響,高能粒子流將使它很快失效。由于考慮到南大西洋異常現象的影響,故而將國際空間站飛行軌道設計成傾斜51.6度。

43. 是否可以講,到目前為止還沒有理想的與地球同步的人造衛星?與地球同步衛星的準確定義是什么?

與地球同步衛星的定義是指進入軌道、圍繞地球飛行的人造衛星,它每次圍繞地球旋轉的周期幾乎是24小時。因為地球一天旋轉一次(24小時),這樣人造衛星看上去好像沒有動,在地球的上方固定不變。如果我們將地球看成一個圓球(它實際上是扁平狀,粗看上去像一個梨),半徑長6378公里,這樣人造地球衛星就必須在幾乎是35,880公里以外的高空,這樣看上去衛星沒有移動。地球軌道每次旋轉走過的長度是265,514.8公里。你可以用L=2×Pi (=3.1415)×地球半經(= 35,880 + 6378)求出。如果將這個值除以運行速度,正好是24小時。

現在,真正意義上的與地球同步,不僅是要有精確的高度,還要與地球赤道的傾斜度的差為零(它要與地球赤道平面持平)。換句話講,只有在地球赤道軌道上飛行才能是同步衛星。一旦人造衛星的軌道向赤道平面傾斜的時候,受傾斜值的影響,在每次旋轉時就會上下波動。因為它仍與地球旋轉同步,它的上下波動的軌跡就像數字“8”。“8”將一直保持不變。這樣的衛星稱為同步衛星。

如果按照科學準確地定義,在太空中的很多同步衛星中,只有一部分可以被稱為同步衛星。更準確地講:地球不是真正的圓球,還有很多其他天體通過萬有引力對人造衛星產生影響(盡管這種影響很小),同步地球衛星的位置不斷受到其他外力的作用,如果為了到達準確同步的目的,可以采用點燃在軌的低火箭噴射氣流的方法,用它的反沖力,周期性地糾正衛星的軌道。(國家航天局網特約編譯/唐承革 沈羨云)

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