太空飛行知識(shí)問與答(2)
23.穿太空服需要多長(zhǎng)時(shí)間?
大約需要45分鐘。航天員在穿航天服時(shí)必須穿上他(她)特制的內(nèi)褲,液體致冷內(nèi)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(shè)備。
當(dāng)航天員要進(jìn)行太空行走,走出氣壓艙時(shí),需要更多的準(zhǔn)備時(shí)間。艙內(nèi)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(dá)到4.3 psi。人在14.7 psi氣壓和4.3 psi氣壓時(shí)的反應(yīng)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(xiàn)“減壓病”癥狀,這是非常危險(xiǎn)的。為了避免減壓病的出現(xiàn),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(shí)就呼吸一點(diǎn)純氧,以便在進(jìn)行太空行走或艙外活動(dòng)之前將氮從血液中清除?!邦A(yù)呼吸”的時(shí)間不包括在穿太空服的時(shí)間里。
24.為什么登月計(jì)劃是以希臘太陽(yáng)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(guó)宇航局在用神話中的名字來命名太空計(jì)劃時(shí),并不是像大家想象的那樣武斷地做出選擇,或根據(jù)它們?cè)谔罩械奈恢脕矶ā?960年7月,規(guī)模超過水星計(jì)劃(美國(guó)第一次載人太空飛行)的登月計(jì)劃在開始的時(shí)候沒有名字。當(dāng)時(shí),美國(guó)宇航局太空發(fā)展署的負(fù)責(zé)人亞伯·斯?fàn)柕傥亩∠壬嶙h用“阿波羅”來命名登月計(jì)劃,這是因?yàn)檫@個(gè)古希臘神話中神的個(gè)性深深吸引他:阿波羅是太陽(yáng)神,是箭術(shù)、預(yù)言、醫(yī)術(shù)、詩(shī)和音樂神的化身。他每天駕馭著馬拉戰(zhàn)車將太陽(yáng)從天空拉過。美國(guó)宇航局一致通過,并在1960年7月28-29日的一次記者招待會(huì)上宣布了阿波羅計(jì)劃。美國(guó)從水星計(jì)劃開始就以神話中的神或英雄來命名載人航天計(jì)劃。
25.植物在失重情況下是否會(huì)長(zhǎng)得更好?
植物在太空中生長(zhǎng)需要與地面一樣的環(huán)境,要求有食物、水和光。食物(肥料)和光(例如陽(yáng)光)容易獲得。問題是在失重情況下如何給植物的根部補(bǔ)充水分。美國(guó)宇航局和它的國(guó)際合作伙伴正在進(jìn)行有關(guān)的研究,設(shè)計(jì)可以在微重力工作的供水系統(tǒng)。
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(zhǎng)(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(zhǎng),這樣防止植物被拔起來。
順便提一下,我們不會(huì)使用零重力或無重力狀態(tài)這樣的術(shù)語,因?yàn)檫@種情況幾乎不可能發(fā)生。除非是在旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)室的正中央才有可能出現(xiàn)零重力或無重力。地球重力場(chǎng)的作用可以延伸到太空很遠(yuǎn)的地方,實(shí)際上,離空間站軌道很遠(yuǎn)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(tài)下是可以達(dá)到的。
26.航天員在太空飛行時(shí)有很多工作要做,他們有空閑的時(shí)間嗎?
美國(guó)宇航局正在努力為航天員安排好作息時(shí)間,使他們有自己可以支配的空閑時(shí)間。航天員與地球上的人一樣實(shí)行工休制,工作之余他們有時(shí)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(shí)間?
NASA在1984-1985年期間和他們的國(guó)際合作伙伴(除前蘇聯(lián))開始了空間站的最初設(shè)計(jì)。在1987年簽署了關(guān)于空間站設(shè)計(jì)、開發(fā)方面的詳細(xì)協(xié)議。在1993年吸引俄羅斯人加入空間站的工作,并對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行一些修改,改名為國(guó)際空間站。從1993年起,開始項(xiàng)目的制作階段。這時(shí)候美國(guó)已經(jīng)單獨(dú)加工了重達(dá)184000磅的硬件。
實(shí)際上在60年代中期美國(guó)宇航局就開始進(jìn)行空間站方面的一些研究工作,首先是建造了直徑很長(zhǎng)的土星5號(hào)登月火箭,后來是在航天飛機(jī)18×60英尺的貨艙內(nèi)進(jìn)行了一些改進(jìn)。
28.一個(gè)人在太空中可以待多長(zhǎng)時(shí)間?
如果從健康的角度看,航天員在太空可以停留很長(zhǎng)時(shí)間。俄羅斯航天員在和平號(hào)空間站已停留過一年以上。但是,國(guó)際空間站的航天員通常只在太空生活三個(gè)月(現(xiàn)在一般是停留6個(gè)月-譯者),以防止他們受太空環(huán)境的影響,而且可以讓更多的航天員有機(jī)會(huì)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(shí)間還取決于所獲得的消費(fèi)品(空氣、水、食物、能量)數(shù)量的限制,這是指他們?cè)谔罩兴璧馁Y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(shí)可以用小真空吸塵器和一個(gè)套囊,將尿吸到一個(gè)尿收集袋中。在排大便時(shí),需要有一個(gè)特制的真空泵和一個(gè)密封的座圈,將排泄物分離,收集到一個(gè)容器中。大腿的固定裝置可以保證航天員在大便時(shí)人坐在馬桶座圈上不會(huì)漂走。
30. 在空間站發(fā)展的不同階段將進(jìn)行哪種實(shí)驗(yàn),如果一個(gè)人希望在空間站上進(jìn)行研究工作,他可以進(jìn)行哪些方面的研究?
國(guó)際空間站的整個(gè)發(fā)展過程中,很多技術(shù)學(xué)科都要得益于在空間站所進(jìn)行的長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn),然而主要的研究重點(diǎn)是失重狀態(tài)和生命科學(xué)。美國(guó)宇航局開發(fā)了多種專門用于空間站軌道研究的設(shè)備。
空間站研究的推薦項(xiàng)目主要是各種傳統(tǒng)科學(xué)和工程課程方面的研究,特別強(qiáng)調(diào)在投標(biāo)時(shí),要注意有關(guān)的技術(shù)性論述和標(biāo)書中英語寫作的準(zhǔn)確性。
31. 地球軌道周圍的的各種碎片和垃圾對(duì)空間站有什么威脅?
美國(guó)宇航局正在關(guān)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(fā)生的可能性很小。但美國(guó)還是一直制定了將航天飛機(jī)所攜帶的垃圾和碎片回收的政策。俄羅斯現(xiàn)在也制定了相似的政策。其他國(guó)家在這方面的合作也有很大進(jìn)展。所以空間站的軌道平面上很少出現(xiàn)人工材料的垃圾。
然而,為防萬一,國(guó)際空間站要設(shè)計(jì)能承受小物體穿透空間站保護(hù)墻的措施。同時(shí),地面雷達(dá)可以探測(cè)到大的飛行物,這樣就會(huì)有充足的時(shí)間通知空間站,避免險(xiǎn)情的發(fā)生。
32. 國(guó)際空間站擴(kuò)展空間的能力有多大?
如果得到國(guó)際空間站的合作伙伴,包括美國(guó)、加拿大、日本、意大利、比利時(shí)、荷蘭、丹麥、挪威、法國(guó)、西班牙、德國(guó)、英國(guó)、瑞士和俄羅斯在內(nèi)的國(guó)家的同意,空間站可進(jìn)一步擴(kuò)大。此外,可用新技術(shù)的設(shè)備淘汰過時(shí)的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)內(nèi)部設(shè)施的更新。
33. 參加國(guó)際空間站工作的航天員要經(jīng)過哪種訓(xùn)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(xùn)練:航天員的基本訓(xùn)練(生存訓(xùn)練,基本的航天飛機(jī)駕駛訓(xùn)練,基本的科學(xué)研究訓(xùn)練)和空間站系統(tǒng)與科學(xué)研究設(shè)備使用的訓(xùn)練。根據(jù)每個(gè)航天員所承擔(dān)的職位和職責(zé),他們的訓(xùn)練項(xiàng)目也不同。至少要有一個(gè)人負(fù)責(zé)設(shè)備的維護(hù)工作,其他人負(fù)責(zé)六個(gè)空間站的實(shí)驗(yàn)室工作,每名航天員都要接受其他航天員部分工作的訓(xùn)練。訓(xùn)練項(xiàng)目將根據(jù)航天員在空間站停留的時(shí)間長(zhǎng)短來決定。
34. 航天員接受這種訓(xùn)練需要花多長(zhǎng)時(shí)間?
一般情況下要求航天員在執(zhí)行飛行任務(wù)前一至兩年的時(shí)間里接受訓(xùn)練,平均是十八個(gè)月的時(shí)間。
35. 國(guó)際空間站上的居民可以是一對(duì)夫婦嗎?
空間站的一個(gè)主要目的是為參與空間站項(xiàng)目的國(guó)家提供科學(xué)和工藝結(jié)果。挑選參與飛行任務(wù)的航天員將根據(jù)在六個(gè)實(shí)驗(yàn)室完成工作的情況作為標(biāo)準(zhǔn)。航天員將來自15個(gè)參與空間站建設(shè)的成員國(guó),包括有:美國(guó)、加拿大、日本、意大利、比利時(shí)、荷蘭、丹麥、挪威、法國(guó)、西班牙、德國(guó)、巴西、瑞士和俄羅斯??臻g站上的居民可能是一對(duì)夫婦,這將取決于他們是否都是這一領(lǐng)域的專家,及他們是否符合航天飛行任務(wù)的要求。
36. 國(guó)際空間站上有自己的醫(yī)務(wù)室嗎?
在裝配空間站的時(shí)候,將配備一種叫衛(wèi)生保健系統(tǒng)的特殊的包裹。里面有健康監(jiān)視裝置、急救裝置、一些緊急外科手術(shù)和齒科修復(fù)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(huán)境下生存。當(dāng)空間站完全裝配好后,將根據(jù)需要提供新的保健和監(jiān)視設(shè)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(hù)系統(tǒng)——俄羅斯聯(lián)盟號(hào)救生飛船或美國(guó)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(fā)瘋,航天員能否在整個(gè)任務(wù)中保持鎮(zhèn)靜?
參加國(guó)際空間站飛行的航天員是經(jīng)過心理選拔的,對(duì)這方面有很好的承受能力。何況,對(duì)于國(guó)際空間站來說,幽閉恐懼癥不是一個(gè)問題。因?yàn)樗瞧駷橹棺畲蟮囊粋€(gè)航天器,在這個(gè)龐然大物里最多時(shí)只有七個(gè)人在里面居住,每個(gè)人都有很大的生活空間,可以到處行走,不會(huì)感到幽閉的。
38.以前空間站是否遇到過困難,你是否能夠預(yù)測(cè)到將來可能會(huì)遇見的困難?
和其它參加國(guó)際空間站的國(guó)家一樣,我們面臨的問題也是制定國(guó)際空間站的發(fā)展計(jì)劃,在經(jīng)費(fèi)和條件允許的情況下,盡可能地滿足不同國(guó)家的需要。(目前國(guó)際空間站遇到的最大問題是經(jīng)費(fèi)-譯者注)。
空間站已經(jīng)有了一套復(fù)雜的計(jì)算機(jī)監(jiān)視和控制系統(tǒng),可以察覺未來可能發(fā)生的困難,可以發(fā)現(xiàn)空間站或地面出現(xiàn)的設(shè)備故障。同樣的,重要的在軌系統(tǒng)都會(huì)有備份,有時(shí)候還不止一份。如果某一部分出現(xiàn)問題,空間站航天員或地面人員就可以切換到另一個(gè)類似的系統(tǒng),保證系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行。航天員可以很快找到出現(xiàn)問題的地方,就像業(yè)主對(duì)家的維護(hù)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(jī)上看到的地球范圍更大,但景色相差不多。從航天飛機(jī)或空間站的窗戶向外看去,看到的景色就像一個(gè)晴朗、有很多星星在閃爍的黑夜,地球的外層是藍(lán)色的大氣層。在向月球飛行中看地球時(shí),當(dāng)太陽(yáng)光線折射到地球大氣層表面的時(shí)候,地球變得更大和更清晰了。太陽(yáng)在太空中非常耀眼,但并不像我們?cè)诘厍蛏纤吹降哪菢?,它的周圍是光環(huán),因?yàn)樵谔罩袥]有大氣層來擴(kuò)散太陽(yáng)強(qiáng)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(huì)適應(yīng)四處走動(dòng)和固定在工作臺(tái)上。他們可以很容易地移動(dòng)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(dòng)和在需要的時(shí)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(guó)宇航局對(duì)它的航天員沒有年齡限制。實(shí)際上,研究結(jié)果表明太空飛行對(duì)于年紀(jì)大的人不會(huì)產(chǎn)生太大壓力,因?yàn)樗麄兊纳眢w中的器官經(jīng)過長(zhǎng)期的鍛煉變得更加容易適應(yīng)。NASA在選拔航天員時(shí)的要求是:
a.取得自然科學(xué)、數(shù)學(xué)或工程學(xué)領(lǐng)域?qū)W士、碩士或博士學(xué)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?!笔鞘裁匆馑紗幔?/p>
地球被一個(gè)近似球體的磁場(chǎng)-磁氣圈包圍著。據(jù)我們今天所了解的,它是由于地球內(nèi)部發(fā)電機(jī)作用產(chǎn)生的,在地球的內(nèi)部,導(dǎo)電的液體金屬由于對(duì)流力(熱傳導(dǎo))、科里奧利氏力和地球引力的作用而出現(xiàn)流動(dòng),就像發(fā)動(dòng)機(jī)上纏繞的帶電線圈,在它運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)。他們集聚在一起,產(chǎn)生了地球的磁場(chǎng)。沒有磁場(chǎng),我們的圓規(guī)星座將不能運(yùn)行,就不會(huì)有北極光現(xiàn)象,它保護(hù)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(dāng)然,在1958年美國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星探險(xiǎn)家一號(hào)飛行時(shí),發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)磁場(chǎng),一個(gè)近一些,一個(gè)離得很遠(yuǎn),它們像一個(gè)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(qū),磁場(chǎng)的屏蔽效應(yīng)不是很圓,而是像壺穴,科學(xué)家們解釋這是由于地球地理中心的磁場(chǎng)中心發(fā)生了古怪的偏離(偏離280公里),以及磁場(chǎng)和地球地理磁極間發(fā)生偏離。
這個(gè)被稱為“南大西洋異?!钡默F(xiàn)象是非常重要的。因?yàn)樵诘厍蜍壍郎巷w行的太空船要定期地穿過這個(gè)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(shí)候,它對(duì)光電電池的設(shè)計(jì)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?,F(xiàn)象的影響,故而將國(guó)際空間站飛行軌道設(shè)計(jì)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(wèi)星?與地球同步衛(wèi)星的準(zhǔn)確定義是什么?
與地球同步衛(wèi)星的定義是指進(jìn)入軌道、圍繞地球飛行的人造衛(wèi)星,它每次圍繞地球旋轉(zhuǎn)的周期幾乎是24小時(shí)。因?yàn)榈厍蛞惶煨D(zhuǎn)一次(24小時(shí)),這樣人造衛(wèi)星看上去好像沒有動(dòng),在地球的上方固定不變。如果我們將地球看成一個(gè)圓球(它實(shí)際上是扁平狀,粗看上去像一個(gè)梨),半徑長(zhǎng)6378公里,這樣人造地球衛(wèi)星就必須在幾乎是35,880公里以外的高空,這樣看上去衛(wèi)星沒有移動(dòng)。地球軌道每次旋轉(zhuǎn)走過的長(zhǎng)度是265,514.8公里。你可以用L=2×Pi (=3.1415)×地球半經(jīng)(= 35,880 + 6378)求出。如果將這個(gè)值除以運(yùn)行速度,正好是24小時(shí)。
現(xiàn)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(wèi)星。一旦人造衛(wèi)星的軌道向赤道平面傾斜的時(shí)候,受傾斜值的影響,在每次旋轉(zhuǎn)時(shí)就會(huì)上下波動(dòng)。因?yàn)樗耘c地球旋轉(zhuǎn)同步,它的上下波動(dòng)的軌跡就像數(shù)字“8”。“8”將一直保持不變。這樣的衛(wèi)星稱為同步衛(wèi)星。
如果按照科學(xué)準(zhǔn)確地定義,在太空中的很多同步衛(wèi)星中,只有一部分可以被稱為同步衛(wèi)星。更準(zhǔn)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(duì)人造衛(wèi)星產(chǎn)生影響(盡管這種影響很?。?,同步地球衛(wèi)星的位置不斷受到其他外力的作用,如果為了到達(dá)準(zhǔn)確同步的目的,可以采用點(diǎn)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(wèi)星的軌道。(國(guó)家航天局網(wǎng)特約編譯/唐承革 沈羨云)
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