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四種可怕的太空死亡方式: 無時無刻的微重力和輻射

來源:泰然健康網(wǎng) 時間:2024年12月15日 19:09

  新浪科技訊 北京時間6月27日消息,據(jù)國外媒體報道,近年來,有關(guān)太空殖民的話題變得十分熱門,但許多人都忽視了飛向月球和火星的過程中蘊含著殘忍的真相:太空其實是一片寒冷、荒蕪、不適合人類生存的地方,有可能你第一次到那里就遭遇不幸了。宇航員們都很清楚這一點,但是對有志于成為太空旅客的人來說,有必要知道一些太空旅行可能面臨的致命危險。

太空旅行其實處處暗藏生命危險太空旅行其實處處暗藏生命危險

  暴露于真空

  讓我們首先來分析一下最為顯而易見的危險——暴露在真空中。暴露在極度低壓的太空環(huán)境時,皮膚表面和軟組織最上層的液體會立即蒸發(fā),導(dǎo)致血液中形成氣泡,以及一些嚴重、可怕的腫脹。不過,皮膚和循環(huán)系統(tǒng)產(chǎn)生的壓力會使膨脹控制在一定范圍內(nèi),使你的身體不至于爆炸——科幻小說中喜歡描述的場景。

  動物研究和人體暴露在真空中的少量數(shù)據(jù)顯示,你可能會在9到11秒鐘的時間內(nèi)保持某種程度的清醒,然后就會因為缺氧而暈過去。根據(jù)美國航空航天局(NASA)的資料,你的嘴巴和鼻子將迅速冷卻到冰點,而你舌頭上的液體,連同你肺部內(nèi)表面的液體,也會迅速沸騰。

  美國航空航天局預(yù)見到了這一問題,于是開發(fā)了宇航服,并將其稱為“艙外機動套裝”(Extravehicular Mobility Unit,EMU)。EMU本質(zhì)上是一個自維持的太空船,由許多層材料構(gòu)成,可以保護宇航員不受到真空環(huán)境、微隕石和極端溫度的威脅。

  有什么缺點嗎?“宇航服會增加行動的難度,即使是那些我們在地球上覺得輕而易舉的任務(wù),”NASA約翰遜太空中心的布萊恩·丹斯貝里(Bryan Dansberry)說,“套裝的分層加上加壓系統(tǒng),使每一個動作都很費力,手指的動作尤其有挑戰(zhàn)性?!?/p>

  下一代宇航服將更輕、更靈活,而且有更高的技術(shù)含量。未來的EMU還必須能應(yīng)對全新的環(huán)境和新的危險。丹斯貝里說:“現(xiàn)在我們所用的EMU是為了在微重力環(huán)境下使用而設(shè)計的,與在火星表面工作時的要求有顯著的不同?!蹦壳暗腅MU還無法為宇航員提供在火星上活動時所需的靈活性,比如彎腰檢取石塊,或者把一棵馬鈴薯從地里拔出來。“火星還擁有一個大氣層,因此在火星上使用的宇航服在設(shè)計上需要與真空環(huán)境中所用的有很大不同,”丹斯貝里說道。

  如果你計劃在這些先進的宇航服上市之前就進行太空旅行,那你必須做好宇航服破裂的準備,目前還沒有辦法對套裝的撕裂或刺穿進行密封,一旦出現(xiàn)這類情況,宇航員必須在套裝完全減壓之前迅速回到氣閘室內(nèi)。

宇航服的破裂將是致命的宇航服的破裂將是致命的

  在太空中溺死

  太空旅行很重要的一課是,保護你生命的宇航服有可能在不經(jīng)意間殺死你。2013年7月16日,意大利宇航員盧卡·帕米塔諾(Luca Parmitano)正在國際空間站外工作。他的宇航服冷卻系統(tǒng)突然失靈,開始往他的頭盔里緩慢注水。根據(jù)盧卡在2013年撰寫的一篇詳細博文,他一開始并沒有意識到問題的嚴重性。他以為頭盔后部的濕潤感可能來自他的飲水管,甚至可能是操作沉重的宇航服時產(chǎn)生的汗液。

  然而,頭盔里的液體溫度太低,不可能是汗液,而盧卡也沒看到飲水管里有水漏出來。他接到命令,要求他停止太空行走,立即回到氣閘室。在盧卡返回途中,液體不斷增多,淹沒了他的臉頰和耳機。

  更糟糕的是,為了避開一根擋在返回路線中的天線,盧卡被迫改變方向,導(dǎo)致液體淹沒了他的鼻子,他的呼吸變得更加困難。隨著太陽轉(zhuǎn)到地球背面,他的周圍變得一片漆黑。他失去了方向感,無法確定返回氣閘室的路線。在這最為黑暗的時刻,盧卡甚至考慮打開頭盔上的一個安全閥,將這些水排到太空中。

  幸運的是,故事的結(jié)局還算圓滿,安全閥也沒有打開。盧卡順著安全纜繩回到了艙口,在那里等待同伴克里斯托弗·卡西迪(Chris Cassidy)幫助他對宇航服重新增壓。盧卡對這場遭遇總結(jié)道:“太空是嚴酷、冷漠的前沿,而我們是探索者,不是殖民者。我們的工程師,以及我們周圍的技術(shù),使一切看起來很簡單,但其實并不簡單,或許我們有時會忘記這一點。最好不要忘記。”

我們希望國際空間站永遠不會遭遇電影《地心引力》中被太空碎片摧毀的場景我們希望國際空間站永遠不會遭遇電影《地心引力》中被太空碎片摧毀的場景

  遭遇軌道碎片

  國際空間站從1998年運行至今,是一個狀況非常良好的空間實驗室。然而,國際空間站的健康,以及站內(nèi)宇航員團隊的健康,正面臨著軌道碎片越來越嚴重的威脅。

  國際空間站受到數(shù)百個微流星體和軌道碎片(micrometeoroid and orbital debris,MMOD)防御系統(tǒng)的保護,是地球軌道上有史以來防御最為完善的航天器。盡管足以抵擋微小的塵埃粒子,但這些防御系統(tǒng)還是無法承受一大塊太空垃圾的撞擊。

  國際空間站的關(guān)鍵系統(tǒng)——居住艙和壓力艙——是保護最好的部分,但它們?nèi)匀豢赡鼙灰粔K直徑大于1厘米的太空碎片嚴重破壞。

  根據(jù)統(tǒng)計模型的估計,地球軌道上大約有29000塊直徑超過10厘米的太空碎片,而直徑1到10厘米的碎片大約有75萬塊。這些垃圾碎片中,有一些圍繞地球運轉(zhuǎn)的速度超過每小時28000公里。在這種速度下,即使很小的碎片都能帶來強大的沖擊。

  雖然低地軌道上的碎片數(shù)量不斷增長,但類似電影《地心引力》(Gravity)里那樣的場景還是很難會出現(xiàn)。這要感謝國際空間站上先進的預(yù)警系統(tǒng)。

  美國太空監(jiān)察網(wǎng)絡(luò)(U.S。 Space Surveillance Network)會對大塊的太空垃圾進行常規(guī)監(jiān)控。如果有危險碎片進入國際空間站附近1公里范圍的概率達到千分之一,那空間站就會暫時借助停靠的聯(lián)盟號飛船,臨時轉(zhuǎn)移到到更高的軌道上。這樣的情況大約每年發(fā)生一次。

  截至目前,國際空間站還未因為碎片撞擊而受到嚴重的損傷,但為了預(yù)防這類情況,宇航員團隊會進行定期的減壓操作。在這些訓(xùn)練中,宇航員要嘗試辨別和密封模擬的泄漏情況。如果空間站真的出現(xiàn)致命性的破裂,全體成員就將直接轉(zhuǎn)移到聯(lián)盟號飛船中,并返回地球。

在科幻劇集《無垠的太空》(The Expanse)中,低重力環(huán)境中成長的“小行星帶人”(Belters)比地球人更高、更瘦,并且很難應(yīng)付地球的重力  在科幻劇集《無垠的太空》(The Expanse)中,低重力環(huán)境中成長的“小行星帶人”(Belters)比地球人更高、更瘦,并且很難應(yīng)付地球的重力

  無時無刻的微重力和輻射

  假設(shè)你是一位宇航員,當(dāng)你乘坐聯(lián)盟號飛船回到地球表面的時候,你或許會覺得危險已經(jīng)過去,可以慶祝勝利了。

  錯!事實上,科學(xué)家還遠未完全了解微重力對人體的長期效應(yīng),另一方面,我們已經(jīng)知道微重力會帶來一些令人不快的負面影響?!拔⒅亓Νh(huán)境會損傷人體生理機能,主要是因為身體在太空中感受到的力與在地球上不同,”斯坦福心血管研究所所長Joseph C。 Wu說,“漂浮或者在太空中拉伸自己,并不需要像在地面上時用那么大力,因為太空中沒有重力對抗你的動作。這會導(dǎo)致長期太空飛行時最嚴重的副作用之一:嚴重的骨質(zhì)疏松?!?/p>

  “微重力的另一個副作用是嚴重的肌肉損失,”Joseph C。 Wu補充道,“與骨骼一樣,無法借助重力進行鍛煉,會使肌肉組織分解?!盬u目前正在對暴露于低地軌道環(huán)境后返回地球的細胞樣品進行分析,以研究微重力對心血管生理學(xué)和病理生理學(xué)的影響。在地球軌道上,心臟在推動血液循環(huán)時并不需要十分賣力。與任何不經(jīng)常使用的肌肉一樣,心臟在這種情況下會出現(xiàn)萎縮,并且會變得更接近球形。

  微重力對宇航員身體健康的破壞還體現(xiàn)在其他方面,并不只限于骨骼和肌肉的退化。在低重力環(huán)境下,體液也會表現(xiàn)出不同的特征,并可能導(dǎo)致一系列問題,包括眼球后部的變形——最終可能會導(dǎo)致嚴重的視野模糊。2017年由NASA資助的一項研究結(jié)果顯示,太空旅行的長期影響可能更具有危害性。

  通過將人體干細胞移植到小鼠體內(nèi),美國維克森林再生醫(yī)學(xué)研究所(Wake Forest Institute for Regenerative Medicine)的科學(xué)家團隊模擬了相當(dāng)于為期三年,行程約2.3億公里的往返火星之旅中受到的深空輻射。研究人員發(fā)現(xiàn),漫長的太空旅行不僅可能削弱宇航員的免疫系統(tǒng),而且會導(dǎo)致引發(fā)白血病的遺傳損傷顯著增加。

  人類在太空中遭遇生命危險的事例很少。日新月異的科技使人類在太空中的存在變得相對安全(至少給人的第一印象如此)。然而,現(xiàn)實情況是,生命可能一個不小心就會殞沒在太空中。宇航員們都清楚這一點,然后義無反顧地前往太空。我們應(yīng)當(dāng)尊崇那些冒著生命危險,拓展人類科學(xué)邊界的個人,然后銘記國際空間站的訓(xùn)言:離開地球,為了地球(off the Earth, for the Earth)。(任天)

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