航天科普:宇航員空間站生活大揭秘,你好奇的都在這裏!
發布時間:2021-04-30
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審核專(zhuan) 家:錢航

中國運載火箭技術研究院

總體(ti) 設計部型號設計師

北京時間4月29日11時許,中國在文昌航天發射場用長征五號B遙二運載火箭發射了空間站天和核心艙。

天和核心艙是中國發射的首個(ge) 空間站艙段。中國空間站整體(ti) 呈T字型,基本包括天和核心艙、問天實驗艙和夢天實驗艙3個(ge) 艙段。天和核心艙全長16.6米,最大直徑4.2米,發射質量22.5噸,是未來空間站的管理和控製中心。

天和核心艙

來源丨見水印

天和核心艙

來源丨見水印

中國航天科技集團五院空間站係統總體(ti) 主任設計師張昊表示,天和核心艙的密封艙內(nei) 有工作區、睡眠區、衛生區、就餐區、醫監醫保區和鍛煉區六個(ge) 區域。在保障航天員的獨立睡眠環境和專(zhuan) 用衛生間之外,核心艙內(nei) 還有微波爐、冰箱、飲水機、折疊桌、太空自行車、抗阻拉力器等家具和健身器材,工作生活空間約50立方米,未來還能夠達到110立方米,不得不說這配置有點讓人羨慕了。

你是不是也和小編一樣好奇,在如此高配的空間站和核心艙中,宇航員是如何吃飯上廁所的?他們(men) 平時都幹什麽(me) ?從(cong) 太空看到的地球是什麽(me) 樣子?

下麵我們(men) 就以國際空間站為(wei) 例,看看宇航員們(men) 的生活吧!

1

宇航員平時在空間站都幹什麽(me) ?

在國際空間站上,航天員們(men) 也是實打實的“打工人”。每天工作9小時,每周大約會(hui) 花費40小時進行科學研究和空間站的維護。

科學研究是宇航員們(men) 的主要任務之一,在國際空間站開展的科學研究分為(wei) 若幹學科,包括生物學與(yu) 生物技術、地球與(yu) 空間科學、教育活動與(yu) 推廣、人類研究、自然科學等。

觀察地球和浩瀚的宇宙可能是最愜意的事兒(er) ,國際空間站擁有七個(ge) 窗戶的穹頂艙為(wei) 科學家們(men) 觀察記錄地球提供了絕好的視角。

美國國家航空航天局(NASA)宇航員特蕾西·考德威爾·戴森透過國際空間站穹頂倉(cang) 上的一個(ge) 窗口,觀察雲(yun) 層在地球海洋上空的運動。

來源 | NASA

站在地麵仔細觀察夜空,你會(hui) 看到一顆緩慢移動的星星,那有可能就是國際空間站了。雖然在你的眼裏它行動緩慢,但實際上國際空間站每92.65分鍾就能環繞地球一圈。也就是說,從(cong) 晨輝到夜幕宇航員一天可以看到16次。

除了日升日落,宇航員們(men) 還能看到此起彼伏的閃電,美麗(li) 的極光震人心魄,從(cong) 空間站望去可怕的台風隻是一個(ge) 旋渦,火山爆發看起來就像一朵剛冒出來的蘑菇。

從(cong) 太空站觀察到的火山爆發 來源 | NASA

宇航員們(men) 可借助空間站上先進的相機和鏡頭來拍攝地球影像。通過宇航員拍攝的照片,我們(men) 得以從(cong) 全新的視角去了解我們(men) 的星球,還有氣候變化、人類活動對地球環境的影響。

SpaceX的龍號貨運飛船接近國際空間站時,飛行工程師亞(ya) 曆山大·格斯特在穹頂艙的一個(ge) 窗口旁拍照。

來源 | NASA

在微重力環境下宇航員無法正常行走,移動身體(ti) 時像是在“遊泳”。放開一個(ge) 物品就會(hui) 飄走,為(wei) 了固定物品,空間站內(nei) 安裝了許多扶手、帶子、夾子和尼龍搭扣。

航天員因失重漂浮 來源 | 見水印

失重環境下會(hui) 產(chan) 生骨質疏鬆等病症,所以,航天員們(men) 每天要進行兩(liang) 個(ge) 半小時左右的鍛煉,避免微重力環境導致的骨質流失和肌肉萎縮。

NASA宇航員馬克·凡德·黑在組合式負重外阻力跑步機上慢跑

來源 | NASA

為(wei) 了更好地研究微重力環境對人體(ti) 的影響,尤其是長期滯留宇宙對人體(ti) 的影響,航天員們(men) 會(hui) 定期為(wei) 自己做B超、測身體(ti) 各項指標,冷藏尿液和血液樣本以供科學研究。

Peggy Whitson 將血液樣本保存在空間站的“冰箱”內(nei)

來源 | NASA

2

除了壓縮餅幹,宇航員還吃什麽(me) ?

失重環境下,液體(ti) 呈完全球形漂浮在空中。所以,在空間站喝水是不用杯子的,而是通過吸管喝複合塑料膜袋包裝好的水或飲料。

來源 | 見水印

為(wei) 了防止食物殘渣漂浮,有些食物也是用複合塑料膜袋包裝好的,宇航員要把塑料膜袋剪開一個(ge) 口,然後再拿餐具伸進去吃。當然,也有一些宇航員喜歡特立獨行,比如下麵這位↓

來源 | 見水印

雖然在空間站吃東(dong) 西的方式有點特別,但食物進入嘴巴後和在地球上吃飯並沒有什麽(me) 區別。因為(wei) 吞咽的過程並不是靠重力,而是依靠食道周圍的神經感覺到食團的存在而引發蠕動,把食物送進胃裏。

為(wei) 了節省空間並保證食物的營養(yang) ,攜帶上飛船送至空間站的食物一般都是輕質量、體(ti) 積小而高營養(yang) 的食物,例如壓縮、特製、冷凍的食品,當然也會(hui) 有水果之類的生鮮食品。

來源 | 科學星

而且,宇航員們(men) 在空間站還能吃到新鮮的蔬菜。早在1997年,國際空間站中就開始進行太空農(nong) 業(ye) ,多年來,種出了番茄、生菜、蘿卜等十餘(yu) 種蔬菜。

美國國家航空航天局(NASA)飛行工程師成功收獲了國際空間站高級植物培養(yang) 環境中種植的 20 根蘿卜

來源 | 見水印

這一方麵豐(feng) 富了宇航員的飲食,另一方麵也為(wei) 科學研究生長出樣本,讓科研人員更好地了解植物在微重力環境下的反應。

3

空間站上的氧氣從(cong) 哪裏來的?

眾(zhong) 所周知,水、食物與(yu) 氧氣是人類生存所需的三大必要條件。搞清楚了宇航員的食物,我們(men) 再來看看空間站上的水和氧氣從(cong) 哪裏來的?

空間站一般服役十年以上,如果通過地麵運送氧氣成本高昂,並不現實。因為(wei) 每往空間站運送一公斤物資,成本比等重的黃金要貴得多,可以算是“最貴配送費”。

於(yu) 是,美國航空航天局設計了一個(ge) 氧氣製造係統(又稱OGS)通過電解水的方式就可以滿足宇航員生活中所需氧氣。

“電解”是指讓電流通過含有離子液體(ti) 或溶液而使其化學分解這一過程。因此,電解水即是指讓電流通過水(這裏的電能主要來自於(yu) 空間站外部的光伏板),讓水分解成其基本化學成分——氫氣(H2)與(yu) 氧氣(O2)。

電解水示意圖 來源 | 見水印

除此之外,空間站還有加壓氧氣瓶和固體(ti) 燃料罐產(chan) 生氧氣,以備不時之需。

來源 | 見水印

那麽(me) 國際空間站上的水又是怎麽(me) 來的呢?

4

昨天的咖啡變成了明天的咖啡

前國際空間站宇航員Don Pettit有個(ge) 精妙的比喻——昨天的咖啡變成了明天的咖啡。想必你已經明白了國際空間站上的水是從(cong) 哪裏來的了……

雖然聽起來很惡心,但宇航員們(men) 對尿液過濾成飲用水已經習(xi) 以為(wei) 常了,因為(wei) 攜帶水資源的成本實在是太高昂。

說到這裏,你是不是很好奇宇航員們(men) 在空間站是如何上廁所的?

空間站也有馬桶,去年美國國家航空航天局(NASA)斥資2300萬(wan) 美元為(wei) 國際空間站的宇航員升級了一款太空馬桶,堪稱史上最貴馬桶。

價(jia) 值2300萬(wan) 美元太空馬桶 來源 | NASA

不同於(yu) 地球上的馬桶,空間站的馬桶不是用水衝(chong) ,而是利用空氣壓力吸走排泄物(原理和吸塵器差不多)。這是因為(wei) ,在微重力的環境下馬桶的設計必須使用定向氣流而非重力。如果你堅持用水,結果就是便便和水到處亂(luan) 飄……

被吸走的排泄物被太空馬桶幹濕分離,便便要適當保存起來用於(yu) 科研,剩下的便便被裝入密封袋並儲(chu) 存在罐子裏,大多數被裝上飛船,在穿越地球大氣層的時候經燃燒焚化。

而尿液以及其他艙內(nei) 艙外各種活動所產(chan) 生的廢水,經過過濾、除味等處理後循環利用,以滿足宇航員、實驗動植物、艙外活動以及艙內(nei) 日常活動所需。當然,這些水也會(hui) 被電解製造氧氣。

最後,告訴你一個(ge) 有趣的事情,空間站也是有wifi的。工作之餘(yu) ,宇航員們(men) 也可以去休息室在網上衝(chong) 浪。

了解了這麽(me) 多宇航員的日常生活,你是不是很期待我們(men) 國家的空間站“天宮”在軌組裝完成後,宇航員與(yu) 我們(men) 分享他們(men) 的生活日常?

不要著急,今明兩(liang) 年內(nei) ,我國將通過11次飛行任務完成中國空間站的在軌建造。到時候,我們(men) 就可以一睹為(wei) 快了!

來源:數字北京科學中心


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