关于太空的小知识.docx

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关于太空的小知识

关于太空的小知识

外太空指的是地球稠密大气层之外的空间区域,并没有明确的界线分野。

一般定义为大约距离地球表面1000千米之外的空间。

人类对外太空的好奇和探索从未停止过，中国“神五”、“神六”的成功发射标志着中国对外太空的探索步入了世界的先进行列。

外太空简称太空，又称为宇宙空间，指的是相对于地球天空中大气层之外的虚空区域，外太空通常用来和领空（领土）划分区别；虽然称为空，却也并非虚无缥缈。

太空和地球大气层并没有明确的边界,因为大气随著海拔增加而逐渐变薄。

假设大气层温度固定，大气压强会由海平面的1000毫巴，随著高度增加而呈指数化减少至零为止

国际航空联合会定义在100公里的高度为卡门线，为现行大气层和太空的界线定义。

美国认定到达海拔80公里的人为太空人，在太空船重返地球的过程中，120公里是空气阻力开始发生作用的边界。

关于太空行走的小知识

 首先，得纠正大伙一个观念，所谓的太空行走，不是真的拿两条腿在太空里走，你没法走，太空哪有地啊，你根本就不能脚踏实地，你一出飞船，就处于真空状态了，整个人都漂起来了，说是太空行走，实际上那两条腿，也就是蹬次蹬次，根本不起作用，真正起作用的还得是两只手，这就跟游泳一样，想游起来，完全得靠两只手划手，宇航员也一样，太空行走，大部分时候，都是靠两只手，要么是拉根绳子，脐带，要么就是拿两手操作推进装置，至于两条腿，完全就是起到平衡作用，起不到走路的作用。

航天小知识：

宇航员太空怎么过日子?

航天服安全第一

　　航天服是当今最昂贵的服装，仅成本就高达上百万乃至上千万美元。

实际上，它是一套防护和应急救生的复杂系统。

　　大家知道，太空的微重力、高真空、高能粒子辐射的环境对人类生存来说是十分恶劣的。

要让航天员能够抵御这种恶劣环境的危害，又能适当活动、操作设备，而且相对来说要生活得比较舒适，航天服必须具有多种功能，设计制造极其复杂。

　　航天服一般由服装、头盔、手套和靴子等组成。

它可分为弹射救生服、舱内航天服和舱外航天服；按服装内的压力分，有低压航天服与高压航天服两种；从结构上来说，可以分为软式、硬式和软硬结合式航天服。

　　舱内航天服。

航天员在飞船舱内活动时常穿舱内航天服。

它一般是软式航天服，由里往外共有6层。

第一层是最贴身的一层，是由纯棉布或棉麻布制成的内衣裤，质地柔软、透气。

第二层是用羊毛制品或合成纤维片制成的保暖层。

第三层是由微细管道连接在衣服上制成的通风散热系统。

在人体与外界隔绝的情况下，它可以把人体产生的热量、水汽和各种气味排出体外。

第四层是气密加压限制层，它用于充气加压，使身体有足够的压力。

第五层是隔热层，它由5至7层涂铝的聚脂薄膜构成，主要防护外部热量往里辐射。

最外一层是外罩层，它要求所用材料必须耐高温，而且耐磨损力强。

这种压力服具有良好密封调压、通风散热、排湿等功能和足够的强度，并装有小便收集装置。

如果船舱大气压力、气体成分控制失效，舱内航天服可作为应急救生衣。

　　舱外航天服。

这是用于保证航天员出舱安全的服装，它除有舱内航天服的所有各层外，还有真空隔热层、液冷服等。

其中最外层除具有防高温、防磨损和保护内部各层的功能外，还具有防太阳辐射的功能，以及连接其他装置的接口。

　　头盔。

头盔由头盔壳、面窗结构和颈圈等组件构成。

头盔有软式和硬式两种。

其所用材料需具有强度大、抗冲击和耐高温等特点。

　　手套和靴子。

航天员的手套是通过腕圈与服装连接的。

手套都是据航天员个人手型制造的，各手指关节部位均有波纹结构，跟手风琴的风箱一样，弯曲活动自如，便于航天员灵活操作设备。

航天员的靴子由压力靴和舱外热防护套靴组成。

踝部活动关节设计在压力靴上，并与压力服相连接。

　　由于航天飞行中压力的改变，航天服的灵活性是仅次于安全性的重大问题，对灵活性的测试也是航天服设计加工过程中一项世界性前沿难题。

为完成灵活性测试，有的国家不得不对航天服进行部分拆解、打眼。

　　我国科研人员研制成功一种名叫“宇航员关节阻尼力距机器人测试系统”，利用测量机器人的原理，将传感器与测量系统融为一体，可以在不改变航天服任何结构的状态下，模拟人类感觉，检测服装各关节的灵活性，然后利用三维图形仿真技术，将整个模型的建立过程及测量过程直观逼真地反映出来，从而判断航天服各个关节的灵活性是否符合要求。

太空饭不好吃

　　由于太空环境特殊，所以航天员的食品与我们在地球上的食品要求不同。

在微重力下的狭小空间中生活和工作，航天员的口味变得很特别，胃口不好，消化能力变弱。

因此，航天食品必须有足够和合理的营养成分；每天的食谱都要变化；食品必须严格符合卫生要求，杜绝食源性疾病的发生；还要让航天员进食方便，容易储存。

　　根据专家介绍，对于短期和中长期载人飞行，给航天员提供的主要是携带式食品；对于长期载人飞行，则提供长期生物再生食品。

　　携带式食品按用途可分为食谱食品、储备食品和救生食品；按加工类型、使用方法和具体用途则可分为复水食品、热稳定性食品、干燥食品和辐射食品，其中除压缩干燥食品为救生食品外，其余均为食谱食品。

　　食谱食品是预先给航天员确定每天食谱、按食谱制成的各种便于食用和贮存的食品。

如复水食品，实际上是一种低温干燥食品，食品干燥后体积、质量都很小，便于携带。

这种食品包装袋上都有一个单向注水阀门，食用前要先注入一定量的水。

热稳定食品是经加热灭菌处理的软包装和硬包装罐头食品；冷冻冷藏食品是地面上冻好带进太空的，解冻后即可食用；辐射食品是经过放射线杀菌后的食品，这种食品不易变质。

　　此外，还有一些特殊食品。

例如当飞行器发生故障时，航天员到舱外长时间维修，这时航天员必须穿着带有应急食品的航天服。

它通常是用铝管包装、放在头盔颈圈内一种叫供食器中的固体或半固体、流质食品，供航天员在舱外活动时食用。

　　航天员在失重环境下，有两种吃饭方法：

一种是像在地面上就餐，自己把食物送到嘴里；另一种是让食物飘在空中，人过去用嘴咬住它，吃饭时要闭着嘴，不能让食物残渣掉出来，否则食物残渣会飘在舱内，很难清除，如果残渣被吸入气管就麻烦了。

喝水时也不能让水洒到舱内，否则它也会漂浮在舱内，危及航天员和仪器设备的安全，所以在太空中的饮用水都是密封袋装的，用软管或对着袋嘴挤着喝。

小知识：

宇航员在太空如何大小便？

神舟七号将太空漫步

宇航员太空大小便示意图

　　有些事情在地面上是不成问题的问题，可是在太空中就成了大问题，大小便就是一个典型的例子。

1961年5月5日，美国第一位航天员谢泼德坐在水星号飞船内等待发射升空，由于技术原因发射被拖延了4个多小时，这时谢泼德向地面控制中心报告要求撒尿，因为他憋尿已经憋了好长一段时间，现在实在憋不住了。

按原计划，由于这次太空飞行的时间不长，因此没有必要为航天员准备大小便设备，现在谢泼德突然提出要撒尿，给地面控制中心和工程技术人员一个措手不及。

经过同有关方面紧急磋商，地面控制中心最后决定，让谢泼德直接往自己穿的航天服的裤子里尿。

　　为太空飞行的航天员解决大小便问题并不像在地面那样简单，一方面是因为太空是失重环境，人排出来的大小便不是往下流，而处于飘浮状态;另一方面是所有在太空的设备，都必须是体积小、重量轻、耗电少，这就给设计工作带来极大的困难。

因此地面上所有的个人卫生设备在太空都不适用。

　　大小便收集袋不好使用

　　美国航宇局吸取谢泼德的教训，很快为航天员设计出一种在太空收集尿的装置——尿收集袋。

这是一个小塑料袋，用带子系在航天员的腰部，主要是收集小便。

航天员返回地面以后，袋子被密封和抛弃。

至于大便问题，只好等待回到地面来解决。

　　在双子星座飞船中，在发射和着陆阶段航天员还是带着尿收集袋，但是在轨道飞行期间，大小便则分开收集。

小便使用尿收集装置，这种装置上有一根管子，管子的一头放在航天服内，外形与避孕套相似，要套在航天员的阴茎上，另一头通到一个尿贮箱内，尿贮箱又与太空相通，因此航天员的尿最后就撒到太空中。

大便收集装置也很简单，实际上就是一个长塑料袋，它直对着航天员的屁股。

　　阿波罗登月飞行情况虽然复杂，但航天员仍然使用双子星座航天员用的大小便收集装置，只是作了一些小改进。

小便收集袋的改进是接尿管可以不跟身体直接接触，这项改进虽然不大，但是最让航天员满意。

另外，在水星和双子星座飞行中这种尿收集袋是一次性使用的，而在阿波罗飞行中改为可多次使用，并要求这种袋子不仅容易带上去而且容易取下来。

　　阿波罗航天员除了带着尿收集袋外，还要穿着大便收集裤。

两者都穿在液冷通风服之外。

尿收集袋是系在航天员腰部，穿在大便收集裤外边。

尿收集袋有一根排尿管，无论航天员是穿着航天服或是脱掉航天服，只要把这根管子与飞船的废物处理系统相接，袋中的尿即被排空。

不过如果航天员是在指令舱内，这些尿最后都被排放到太空中，但如果是在月面上，这些尿就不能排放到月面上，而应该暂时储存起来。

　　大便收集裤顾名思义就是一条特制的短衬裤，裤内有一个装大便的塑料袋，航天员的大便就是拉在这个塑料袋里。

但在失重条件下使用这种大便袋有一个严重问题，就是大便处于飘浮状态，总是在屁股附近，因此航天员不得不用手将它推开。

另外，大便袋旁边还有一个小袋子装有杀菌液，航天员大便完后要用手将这个小袋子挤破，让杀菌液喷洒到整个袋子内。

大便完后，航天员还要将袋子密封好，储藏在飞船内的特定地方，以便带回地面来处理。

使用这种袋子拉成形的大便还算可以，但如果遇到拉不成形的大便或是拉稀，问题就麻烦了。

　　在“阿波罗”飞行中为了更好地解决大便问题，航宇局要求航天员在发射前尽量吃一些低残渣的食物，同时服用一点通便药，也就是说在发射之前尽量将大便排净;而在飞行期间，除了继续吃低残渣的食物外，还服用一点减少肠蠕动的药或止泻药，以减少排便次数。

　　航天飞机和空间站上的厕所

　　与载人飞船上的个人卫生设备相比，航天飞机和国际空间站上的个人卫生设备真是“鸟枪换炮”。

在航天飞机和国际空间站上，美国航宇局为航天员设立了厕所，航天员在这种太空厕所内不再使用尿收集袋和大便袋，而是使用太空马桶。

在航天飞机飞行中，如果不是在发射和返回着陆阶段，航天员是不穿航天服的，因此可以像在地面上一样上厕所。

在航天飞机上，太空厕所位于轨道飞行器乘员舱的中层甲板上。

厕所有两道门，门上都挂有门帘，由于航天员中有男有女，这样就给航天员提供一个保护隐私的空间。

　　太空厕所中安装的马桶与地面上使用的也不一样。

由于太空是失重环境，水不会往下流，因此不能使用抽水马桶，而是使用“抽气马桶”。

这种“抽气马桶”是靠气流将大小便带走，因此使用这种马桶时，屁股一定要跟马桶的边缘贴紧，使马桶内完全密封。

如果密封不严，里面的气流就无法将粪便带走。

　　在“抽气马桶”内大小便是分开收集的。

马桶的前端有一个漏斗状的适配器，可以将小便收集和输送到小便桶中。

“抽气马桶”不分男女，但适配器则分男女。

　　在太空拉大便不是一件容易的事情，航天员必须经过专门的训练。

因为中央孔的直径只有10厘米大，航天员必须将肛门对准中央孔，将大便拉出来，才算操作成功。

为了训练航天员拉大便，美国约翰逊航天中心还专门设计了一个马桶训练器。

在训练器的马桶内装有一台电视摄像机，当航天员坐在马桶上时，通过电视，可以看到自己的肛门是否对准中央孔。

通过训练，航天员一定要记住自己屁股与马桶座部的相对位置。

航天员大便时，如果不注意未将屁股对准中央孔，大便就可能从马桶中飘出来，在舱内到处乱飞，就像“天女散花”，太空生活可就成了一场灾难。

　　2007年美国航宇局作出一项惊人决定，花1900万美元购买俄罗斯的太空厕所。

这个厕所将于2008年送到国际空间站上，准备安装在国际空间站的美国站舱内。

在新厕所启用之前，所有航天员都是使用安装在俄罗斯站舱内的一个太空厕所。

美国航宇局的官员说，订购新厕所的原因并不是原来的厕所不够用，而是为了节约用水。

新厕所的最大优点是可以将尿和其它废水经过处理，变成可饮用水。

因为在太空，水的运输费用是非常昂贵的，如果能将尿和废水变成可饮用水，这将节约很大的一笔费用。

因此尽管从俄罗斯购买太空厕所比较昂贵，但是从长远来看还是合算的。

至于为什么要从俄罗斯购买，航宇局的官员说，如果我们自己研制和设计，不仅费用更高，而且由于研制周期长，不可能近期提供给美国航天员使用。

　　航宇局的“秘密武器”——强力吸尿裤

　　航天员在太空飞行期间可以使用太空厕所，但是在航天飞机发射和着陆以及在太空行走期间，航天员又是使用什么东西解决大小便问题?

　　现在在美国，无论是男航天员或是女航天员，在航天飞机发射和着陆以及在太空行走期间，都穿着一种称为“强力吸尿裤”的短衬裤，以解决小便问题。

当航天员需要小便时，直接将小便尿在强力吸尿裤上，等回到地面上或是回到气闸舱以后，将这种裤子扔掉即可。

航天飞机发射前，航宇局发给每名航天员三条强力吸尿裤，一条在发射时穿用，一条在着陆时穿用，还有一条留作备用。

航天员在太空行走前，也要穿上这种裤子，一般是贴身穿，穿在液冷通风服的里面。

这种强力吸尿裤外形像普通的运动短裤，不过它有极强的吸水能力，一条裤子能吸附2升多的尿。

这种裤子能强力吸尿的原因是裤内缝有一层称为聚丙烯酸钠的化学织物，这种化学织物能吸附比自身重量重一千倍的水。

1988年美国女航天员开始穿用这种强力吸尿裤，后来男航天员也跟随穿用，因为男性穿着也很舒适，尿也不会溢漏出来。

据说在上世纪80年代，美国航宇局为航天员订购了3200条这种强力吸尿裤，至今尚未用完。

　　一般人只知道航天员在太空行走时穿这种强力吸尿裤，实际上在航天飞机准备起飞时，航天员是半躺在座椅上的，这时下肢抬高，头在下面。

由于这种姿势会给大脑一种人体胸部充血的感觉，从而反射性的增加排尿。

因此航天员一般在这种时候都想要上厕所，所以这时他们也需要穿这种裤子。

　　在美国航宇局公开发表的文献里，男航天员在太空行走期间是使用尿收集装置，而女航天员则是穿一种一次性使用的能吸尿的短裤样的东西，从来没有提到“强力吸尿裤”这个名词。

一直到2007年2月，美国女航天员丽萨·诺瓦克因犯谋杀情敌罪被捕，人们才知道航宇局有强力吸尿裤这种东西，并将它简称为“太空尿裤”。

丽萨·诺瓦克为了去谋杀情敌，曾驱车1440千米，连续驾驶14个小时，途中没有一次停留。

当记者问她难道途中连厕所也不上?

她说她身上穿着强力吸尿裤。

自此美国公众才知道他们的航天员在太空行走中身穿这种“神奇”的太空尿裤。

不久，这种尿裤很快成为商品，在商店里即可购买到。

特别是当女士们要到国外旅游，国外有些旅游景点厕所很少，而且又不太卫生，如果穿上这种尿裤，可以一天不用上厕所，这就给女游客带来极大的方便。

　　太空厕所的未来

　　21世纪人类要飞往火星和太阳系的其它天体，进而还要在火星上建立临时性基地和永久性基地，也就是说要在火星上长期生活下去。

人类要在火星上长期生存，首先要解决呼吸用的氧气问题，其次是饮水问题，最后是吃饭问题。

而这些东西必须自给自足，不能依靠来自地球的补充供应。

这是因为从地球到火星，路途遥远，飞行过程中又有很大的风险，将所有这些生活必需品从地球运上去，所需费用将是天文数字。

　　为了保证人类在火星上能长期生存，科学家正在研制一种非常先进的生命保证系统，即生物再生式生保系统。

这种系统实际上就是一个小型的生物圈，其工作原理就是利用绿色植物的光合作用，净化二氧化碳，放出氧气，生产粮食。

利用微生物处理废物和废水，利用植物的蒸腾作用使废水净化。

这样既处理了航天员产生的废物，又为人体提供了氧气、水和食物。

尽管这种生物再生式生保技术的复杂程度和难度是空前的，它需要的空间、质量和能量消耗都是相当大的，但是要想建立火星基地，提供大批人员生命活动的必需物质，除了依靠这种技术，别无选择。

　　现在美国、俄罗斯、欧洲空间局、日本和我国都在开展这方面的研究工作。

美国从2002年就正式开始研究这种生物再生式生保系统，并将一直持续到2016年以后，到时将实现95%的粮食生产和95%的固体和液体废物的回收利用。