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盡可能多地撰寫有關航天的文章

1.宇航員在失重狀態下是否難以入睡?

這是壹個值得討論的問題,因為影響睡眠的原因有很多。首先,必須區分宇航員在太空中是壹班倒還是兩班倒。在國際空間站和大多數航天飛機上,所有宇航員都在同壹時間睡覺,他們把睡袋掛在自己喜歡睡的地方,比如墻上、角落裏、天花板上等等。當宇航員輪班工作時,比如在包括空間實驗室在內的壹些航天飛機上,宇航員會睡在壹個封閉的小鋪位上,以隔離來自工作室的噪音。起初,宇航員會有壹種躺在狹窄鞋盒裏的不安感,大多數人會有 10-15 秒鐘的錯覺,以為自己的背部很舒服。

然而,當妳要睡覺時,妳需要習慣這樣壹個事實:妳感覺不到自己的背部和兩側,實際上妳是漂浮在睡袋裏,只是倒掛在壹根繩子上,所以讓妳昏昏欲睡的重力感是不存在的,有些宇航員還不習慣。有些宇航員還不習慣。他們沒有睡眠,非常緊張,不得不服用安眠藥才能入睡。而其他人即使在這種特殊環境下也能睡得很好。

需要補充的是,如果妳把頭埋在不通風的地方睡覺,呼出的二氧化碳就會聚集在妳的鼻子附近,當血液中的二氧化碳達到壹定水平時,大腦後部的警報系統就會發出警告,把妳驚醒,讓妳感到呼吸急促。這時,妳走幾步或換個地方,就能再次進入夢鄉。

2.宇航員在太空中穿衣服時有什麽特別的感覺嗎?

宇航員的太空服通常與我們在地球上穿的衣服沒有什麽不同,只是在舒適性和安全性方面有特殊要求。例如,宇航服必須由防火材料制成。在失重狀態下穿著宇航服時,宇航員實際上是漂浮在宇航服內,只有當宇航服接觸到皮膚時,他們才會感覺到自己穿著宇航服。

3.漂浮在太空中好玩嗎?

宇航員們壹致認為,壹旦適應了微重力環境,漂浮在太空中就會很有趣。順便說壹下,科學家們不喜歡把微重力稱為零重力,因為除非妳站在環繞地球自由落體的航天器中心,否則妳不可避免地會受到微小加速度和潮汐的影響,即使它們小到只有地球引力的百萬分之壹,我們也不能認為它是無重力或零重力。這就是我們稱之為失重的原因。

在微重力下生活很有趣,不同的人有不同的感受。大約30-40%的首次宇航員在太空中的頭兩三天會出現 "太空適應綜合癥"(壹種暈動病),而其他人則不會出現這種癥狀。血液流向上半身,使鼻竇和舌頭充血,影響人的感官,壹周左右,宇航員的身體就會做出反應,適應失重狀態。

在失重狀態下,由於沒有重力,脊柱會變長,人也會變高(高出1-2英寸)。在失重狀態下,當所有肌肉都放松時,大腿會輕輕向上擡起,手臂向前伸展,身體會像在水中壹樣微微拱起。由於沒有 "上 "或 "下 "的感覺,因此必須依靠其他標記來確定 "上 "和 "下"。在航天飛機的內部設計中,天花板和地板之間的差異被認為是定位的依據。

在微重力狀態下,宇航員經常會產生錯誤的印象。當宇航員告訴大腦哪個方向是 "向上 "時,大腦會立即認為這是壹種錯覺。因此,太空中的定向、轉移或移動與地面上的感覺並不相同。在太空中行走非常容易,宇航員很快就會習慣四處走動,並用固定的腳將自己固定在空間站上。由於宇航服體積龐大,在太空中行走就像穿上了氣球,視覺和觸覺都受到限制,因此穿著宇航服在太空中行走就變得困難得多。

4.太空服可以穿多久?

壹般來說,可以穿 5-7 個小時。當然,這也取決於太空服中的消耗材料,如氧氣、電力、冷卻水等。太空服就像壹艘小型飛船。太空服就是小型飛船,穿著太空服工作是很辛苦的。穿著時間還與穿著者對舒適度和耐磨性的要求有關。

5.如果我在太空中骨折或患重病會怎麽樣?

幸運的是,美國宇航局的 120 名太空宇航員從未遇到過這種情況。早期,阿波羅13號宇航員弗雷德曾出現過泌尿系統感染和輕微感冒的問題。飛船上總是有足夠的藥品來應對這些緊急情況。如果在環繞地球的軌道上發生意外,無論是在航天飛機上還是在國際空間站上,宇航員都會盡快返回地球。美國國家航空航天局還為國際空間站開發了壹個可容納七人的大型返回艙,在特殊情況下可用作 "太空救護車"。

如果發生骨折,飛船還配備了固定骨骼的設備。當人類踏上外太空,比如遠征火星時,飛船上會攜帶醫療設備,壹名或多名宇航員受過良好的醫學知識培訓,他們可以進行搶救和治療。因為在這種情況下,短期內返回地球是不可能的。在可能的情況下,飛船將配備經驗豐富的醫生。

6.空間站可以容納多少人?

國際空間站最多可容納七名宇航員。宇航員的人數從最初的3人增加到6人,到2003年又增加到7人(但現在由於空間站資源問題,只有3名宇航員在站上--譯者註)。當然,發生意外時不可能讓所有乘員立即返回。因此,NASA正在改進返回艙,使其比俄羅斯的聯盟號飛船能容納更多的人。

7.空間站上的宇航員如何打發太空中的業余時間?

他們根據自己不同的喜好,各有各的最愛。在飛行期間,他們可以各自挑選自己喜歡的娛樂項目。有的可以用筆記本電腦看書或給家人發郵件,有的可以聽音樂或玩遊戲,有的只是和地面上的親朋好友聊聊天或和其他同事聊聊天。但絕大多數宇航員在剛進入空間站時,大部分業余時間都是站在窗邊,看著窗外的宇宙,看著地球從空間站下消失。

8.國際空間站的宇航員是如何選拔出來的?妳對此有何看法?

任何身體條件良好的成年男女,只要符合宇航員的基本要求,都可以被選拔參加宇航員訓練。要成為國際空間站的任務專家或宇航員,最低要求是至少擁有壹個國家認可的機構頒發的工程學、自然科學或數學專業的學士學位,並在該領域有至少三年的相關工作經驗;更高的學位則更為合適。航天飛機飛行員必須至少有 1000 小時的噴氣式飛機飛行經驗,視力要好於專家。競爭相當激烈,每兩年平均有 4000 名申請者競爭 20 個名額。宇航員是定期招募的。

9.如何繪制太空地圖?妳怎麽知道該走哪條路?

簡單地說,要完全理解這個復雜的問題並不容易,因為妳確實需要去大學進行系統的學習。

最根本的壹點是,妳需要知道宇宙是由三個空間組成的,因此妳應該確定自己在這三個坐標軸所構成的坐標系中的準確位置。在天文學中,宇航員使用方位角、仰角、偏角、距離和時間來繪制空間圖。

在太空中飛行時,我們的三個坐標被設定為 X、Y 和 Z。這樣,我們所有人都有了壹個壹致的參考系統,即坐標系的位置和方向,並以此來測量和確定方向。壹般來說,這個系統以地球中心為原點。Z 軸向上,X 軸和 Y 軸在同壹平面內。有時假定它隨地球旋轉,有時假定它固定在空間。這種 "參考系 "也可以加載到便攜式電腦上。

宇宙飛船(以及現在所有的大型飛機)都安裝有導航系統,該系統可以了解其三個坐標附近飛行物體的運動情況,並不斷計算宇宙飛船參考系相對於它的變化。當然,通過觀察指定的目標,妳可以預測它的前進方向。很快,妳就能知道自己所處的方位和前進的方向,如果偏離了設定的航線,就可以考慮做出相應的調整。

10.宇航員在太空中用什麽餐具吃飯?它們有什麽不同嗎?

太空中使用的普通餐具,如刀、叉和勺,與地球上使用的壹樣。宇航員吃的大部分食物和飲料都可以放在容器裏。不同的是,當要吃這些食物時,它們會漂浮出來。有些食物,如豌豆、豆子等,是用辣醬調制的,所以它們會粘在餐具上。食物可以熱食、冷食或冷凍。飲料裝在壹些可擠壓的瓶子裏,比如運動飲料瓶。但有些東西宇航員很難適應,他們經常抱怨在長途任務中無法獲得新鮮蔬菜和新鮮口味的咖啡。

順便提壹下,在俄羅斯和平號空間站,壹旦運輸航天飛機抵達,就可以吃到新鮮的水果和蔬菜,比如西紅柿。美國宇航員香農-盧西德(Shannon Lucid)說,他們經常與俄羅斯宇航員聯系。也許再過幾年,國際空間站和火星探險隊就能吃到新鮮蔬菜了。雖然不能保證咖啡和汽水的新鮮口味,但至少有壹家軟飲料公司已經開始研發失重狀態下使用的容器。此外,在太空飛行中,由於體液的轉移會改變宇航員的味覺和嗅覺,因此宇航員經常會挑選口味重的食物,而在軌道上,宇航員也經常會挑選口味重的食物。

11.宇航員在國際空間站停留多長時間?

大多數宇航員在國際空間站連續停留90天--這是目前宇航員計劃的平均 "輪換 "時間。有些宇航員會因為各種原因提前返回,有些則可能逗留更長時間,特別是如果他們要為人類探索火星提供基礎,並進行長時間飛行,以便對宇航員的生活和工作進行醫學研究。值得註意的是,在太空停留時間最長的是俄羅斯內科醫生瓦列裏-波利亞科夫博士,他在 1994 年創下了在空間站停留 438 天(14 個半月)的記錄,在他之前的飛行記錄是 1988 年創下的 241 天。美國人在太空中停留的最長時間是188天,這也是由香農-露西德博士創造的女宇航員世界紀錄。

12.為什麽地球有重力,而太空沒有?

太空中有重力,但我知道妳不是這個意思。可以這樣解釋:引力的產生與質量有關。質量以壹種非常特殊的方式影響著空間(愛因斯坦會說,質量使空間彎曲。牛頓發現的我們稱之為萬有引力的力來傳遞的。根據我們的觀察,萬有引力學說是正確的。否則,阿波羅登月計劃就不可能實現。同樣,物體引力的減小與物體間距離的平方根成正比。

在地球上,由物體質量產生的引力就像物體與地面接觸時所受到的 "壓力",我們稱之為 "重量"。當沒有這種接觸時,例如在地球軌道上,飛行器與地球沒有直接接觸,也就沒有重力。但是航天器仍然有質量,這就形成了自己的重力區(當然,對於較小的航天飛機來說,也沒有重力)。

也就是說,太空中所有具有重要質量中心的恒星,如太陽、地球和其他行星,都有引力。牛頓還發現,真空中的物體在沒有加速度的作用下永遠不會停止直線運動。然而,當壹個物體(如空間站)被地球牽引著繞地球運行時,就不能認為它處於 "失重 "狀態;因此,空間站在軌道上的 "失重 "狀態並不是沒有重力,而是重力對它的影響。這樣,空間站在軌道上的 "失重 "並不是沒有重力,而是重力對它的影響消失了。壹旦有了阻力、大氣阻力、發動機動力、旋轉產生的離心加速度等,失重狀態就不復存在了。

13.航天飛機發射時是什麽感覺?

在發射臺上,由於駕駛艙的朝向和位置,宇航員仰面朝天,雙腳朝上(發射前,宇航醫生決定了宇航員處於這種狀態的時間)。在艙門關閉並完成所有最後檢查之後,宇航員在心理上期待著發射,再次在腦海中回憶過去幾年中接受過的操作程序。例如,他們頭頂上的所有櫃子都上鎖了嗎?面前的提示卡提醒妳在緊急情況下該怎麽做?最後倒計時六秒,三個液體火箭助推器點火。當軌道器強烈擺動和振動起來時,妳可以清楚地感覺到航天飛機前後搖晃了 5 英尺。但是宇航員聽不到任何壹個發動機發出的雷鳴般的轟鳴聲。

然後計數歸零,頭盔上的無線設備傳來指令:"點火,升空"。兩個固體燃料火箭助推器點火,航天飛機開始沖向太空。此時,妳不會感覺到非常明顯的加速度,就像飛機起飛時壹樣。火箭助推器中的燃料燃燒不均勻,推進過程非常顛簸。整個駕駛艙就像壹輛汽車以最大速度在鵝卵石上飛馳壹樣顛簸。

推進器壹旦點燃,就不會停止,直到燃料燃盡。起飛兩分鐘後,航天飛機上的空容器開始脫落,噪音消失了,每位宇航員的不適感也大大減輕了。三個液體推進器發動機中的燃料繼續燃燒並發出嗡嗡聲,當燃料燃盡時,航天飛機變得更輕,並繼續保持加速度。(因為根據牛頓學說,加速度等於質量的平方。)

升空 7.5 分鐘後,外側巨大容器中 90% 的燃料已經燃燒殆盡,起飛時重達 2000 噸的航天飛機現在重量不足 200 噸,壓力已經達到 3g--地球引力的三倍。發動機減速到 3g。在這個加速度下,宇航員穿著沈重的宇航服,呼吸變得非常困難,他們下意識地呼吸,挺起胸膛。

最後,主發動機關閉。幾秒鐘內,發動機的推進力降為零。宇航員會突然感到胸口的壓力消失,並有壹種失重感,此時宇航員已經身處太空。

14.我們為什麽需要空間站?它有什麽作用?

我國提出在地球軌道上建立永久性平臺的理由很多,通過與其他國家的國際合作,我們可以從中受益匪淺。

空間站為改善人類生活提供了全新的途徑。大家現在應該都知道,在地球軌道上,太空提供了許多地球上沒有的非常有用的環境,比如失重、高真空、高溫、極冷、極熱、未經過濾的陽光,能夠看到地球上的全部地貌和環境,還能用天文望遠鏡觀察宇宙,不受充滿空氣、雲層和汙染物的大氣層的阻礙。

這些特殊的環境使我們能夠在對人類、動物和植物的科學研究中取得重大的科學和技術創新。它們還帶來了新的醫學突破、技術發展、新的工業產品、新的藥物以及許多其他新的機遇和挑戰,這將幫助我們的國家保持領先地位。當然,它們也為我們的經濟、工業、貿易和商業帶來了競爭優勢,創造了新的就業機會、知識和財富。

由於空間站可以在太空中停留很長時間,它使我們能夠長期利用大量的太空資源,而航天飛機最多只能在太空中停留 14 天。空間站還可以提供更多的動力、更大的面積、更多的工具和其他設備,幾乎就是地面上的壹個大型研究基地、產品開發中心和技術演示中心。在長時間飛行中,空間站還可以成為發射臺、跳板和以每秒23000英尺速度移動的發射平臺,以便人類更好地探索外層空間。

15.成為宇航員的身體條件是什麽?

除了身體健康外,沒有其他特殊要求。只要符合這些要求和我在問題8中給出的基本條件,男女都可以申請參加宇航員訓練。

16.太空服有哪些不同尋常之處?

太空服實際上是壹個小飛船,它是宇航員在艙外活動時保持健康和持續工作所必需的。由於太空中沒有氣壓,也沒有維持生命的氧氣,因此人類必須有壹個適合自己生存的環境。與航天飛機工作艙內的空氣壹樣,宇航服內的空氣也是可以控制和調節的。

因此,太空服的主要功能必須是為呼吸提供氧氣,同時保持身體周圍穩定的氣壓,並使體內的血液保持液態。在真空或氣壓極低的狀態下,體內的血液會像高山頂上的熱水壹樣沸騰。

航天飛機上的太空服可以承受每英尺 4.3 磅的壓力,這只是正常大氣壓的三分之壹(每個大氣壓等於 14.7 磅/平方英寸)。由於航天服內的氣體是 100% 的氧氣,而不像我們地球上的大氣層只含有 20% 的氧氣,因此穿著航天服的宇航員比那些在海拔 10,000 英尺或海平面上不穿航天服的宇航員呼吸更多的氧氣。在離開飛船進入太空工作之前,宇航員要呼吸幾個小時的純氧。這是壹項必要的程序,可以清除溶解在血液中的氮氣,防止氣壓下降時釋放氣泡,這種情況通常被稱為潛水減壓病。

另壹方面,如果在正常氣壓下吸入純氧的時間過長,純氧就會變成有害氣體。這種氧氣和氮氣的排空對宇航員來說是壹種過度的、無益的、令人厭煩的等待,是壹種真正的困擾。我們將宇航服的內部氣壓設計為 8.3 psi,這樣可以縮短氧氣和氮氣排空的時間。

宇航服必須具備保護宇航員免受致命傷害的能力;除了防止微流星體撞擊,宇航服還必須保護宇航員免受太空溫度極限的影響。在沒有地球大氣層過濾太陽輻射的情況下,面向太陽壹側的溫度可高達 250 度,而背對太陽壹側的溫度則在零下 250 度。

宇航服的主要特點是:除了具有多層結構的靴子和手套外,背部還有壹個生命支持系統,胸前有壹個顯示控制模塊,然後是為太空行走和處理緊急情況而設計的設備,特別是備用供氧系統。這些設備組合成壹個被稱為艙外操縱裝置(EMU)的組合體,可以在不同的子系統之間自由轉換,無論是在正常情況下還是在緊急情況下,都可以方便、安全地連接起來。

此外還有壹些特殊裝置:尿液儲存器,用於在返回航天飛機或空間站後將尿液輸送到廢物處理系統;液體冷卻和通風服,由網狀彈性纖維制成,在宇航服前端入口處有拉鏈,重達 6.5 磅;內衣中的冷卻管,裏面不斷有水流動,使宇航員穿著時保持舒適。之所以安裝冷卻管,是因為宇航服內襯是純氧層,不可能像普通空氣那樣提供大量冷空氣。此外,還有可容納21盎司的內衣飲水袋、"探測帽 "或通信載體組合裝置、用於雙向通信的耳機和麥克風、警報和報警裝置以及生物醫學探測子系統。

在太空行走期間,宇航員會背上重達 310 磅的人員移動裝置(MMU),這是壹個在地面上重達 310 磅的單個氮推進劑背包,並固定在攜帶生命支持系統的宇航服上。利用可調節的手控裝置進行旋轉和平移,宇航員可以準確地飛入或繞過航天器貨物對接墩,或自由地進入航天飛機或空間站附近的有效載荷或建築物,以及到達許多其他看似無法到達的外部區域。宇航員佩戴的MMU被稱為 "太空自行車",在衛星發射、維修、維護和回收方面發揮著重要作用。

17.太空服由什麽材料制成?它們是如何制成的?

我們的普通太空服/EMU有12層夾層,每壹層都有自己的特殊用途。從內襯開始,最裏面的2層是由冷凍液體組成的貼身內衣,由氨綸制成,內縫管狀塑料,下壹層是尼龍塗層的滾珠軸承層,外裹壹層達克龍織物。接下來的七層是防止高溫和小隕石的保護層,由鍍鋁邁拉和層壓達克龍棉麻編織而成。這七層的外面是壹層化纖織物。

18.第壹個兩次進入太空的美國宇航員是誰?

第壹個兩次繞地球飛行的美國人是戈登?庫珀-白金。第壹次飛行:1963年5月15-16日,乘坐水星9號飛船,歷時1天10小時20分鐘。第二次飛行1965年6月3日至7日,與皮特-康拉德乘坐雙子座5號飛船,歷時1天10小時20分鐘。康拉德駕駛雙子座5號壹起飛行了7天10小時2分鐘。

事實上,格斯?格裏森是第壹位兩次乘坐火箭進入太空的美國宇航員。但在1961年7月21日,他乘坐 "自由鐘 "號進行的第壹次飛行只是亞軌道飛船,在190公裏的高度上沿著拋物線飛行了15分鐘,失重時間為5分鐘。隨後,他進行了第二次飛行,這次是進入地球軌道,時間是 1965 年 3 月 23 日,與約翰-揚壹起乘坐 "雙子座 3 號 "飛船。楊乘坐雙子座 3 號繞地球軌道飛行了三次。順便提壹下,這次飛行將第壹臺計算機帶入太空:這是壹臺小型計算機,每秒可進行 7000 次計算。格裏森用它來計算地球軌道的變化。從此,宇航員可以真正在太空中飛行,而不僅僅是沿著固定的軌道繞地球飛行。

19.哈勃太空望遠鏡能否取代國際空間站?

哈勃太空望遠鏡距離國際空間站還有壹段距離,首先它的軌道傾斜度為28.47度(國際空間站為51.6度),其次它的平均高度為590公裏。

20.宇航服有多重?

包括背包在內,宇航服凈重近 280 磅(在地面上)。當然,在太空中它沒有任何重量(即使沒有任何變化)。

21.宇航員為什麽要穿這麽重的裝備?

壹旦宇航員進入加壓生活艙,他們穿的衣服就和地面上人們在溫暖的春日裏穿的衣服壹樣,通常是短褲、短袖襯衫和襪子(因為他們的腳需要壹些碰撞保護和防寒保護,但他們不走路,所以不需要穿鞋)。他們只需要在發射和返回時以及離開氣動艙進行艙外或艙外活動時穿上特殊服裝。發射/著陸服是防火的,如果航天飛機的增壓系統失控,它還能保持身體周圍的壓力恒定。

宇航員在艙外活動時穿的宇航服必須提供氧氣和壓力,以維持生存。宇航服必須保證宇航員免受快速飛行的太空碎片的傷害,因此宇航服必須加壓。當宇航員背對太陽時,宇航服必須保持溫暖;當宇航員遠離太陽光時,宇航服必須保持寒冷。宇航服提供無線通信設備,以便與地面、航天飛機和其他艙外活動中的宇航員進行通信。航天服還能提供在太空中短時間行走和在黑暗中工作所需的光線,避免宇航員的眼睛受到陽光直射,方便攜帶工具外出工作,並滿足宇航員對食物的生理需求。航天服應保證六小時內無故障,並可根據不同宇航員的要求進行調整。妳可以把它想象成壹個小型航天器。在地球上,它重 280 磅,但在太空中,它沒有重量。

22.進入太空需要多長時間?

航天飛機發射大約需要8.5分鐘,經過分離外部油箱和固體火箭的過程,以所謂的軌道速度進入地球軌道,因此它將圍繞地球不斷旋轉。

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