宇航员在失重环境中的衣食住行.ppt

宇航员在失重环境下的 衣 食 住 行 太空环境简介 自宇宙大爆炸以后 随着宇宙的膨胀 温度不断降低 现在 太空已成为高寒的环境 平均温度为零下270 3 在太空中 各种天体也向外辐射电磁波 许多天体还向外辐射高能粒子 形成宇宙射线 如太阳有太阳电磁辐射 太阳宇宙线辐射和太阳风 太阳宇宙线辐射是太阳在发生耀斑爆发时向外发射的高能粒子 而太阳风则是由日冕吹出的高能等离子体流 许多天体都有磁场 磁场俘获上述高能带电粒子 形成辐射很强的辐射带 如在地球的上空 就有内外两个辐射带 由此可见 太空还是一个强辐射环境 太空还是一个高真空 微重力环境 重力仅为百分之一到十万分之一g g 重力加速度 而人在地面上感受到的重力是1g 衣 一件衣服价值千万美元 航天服按功能可分 舱内航天服舱外航天服 太空喷气背包 安在宇航员的背上 宇航员可以通过扶手上的开关控制24个微型喷嘴 喷射出背包里的压缩氮气 从而形成各个方向大小不同的反推力 实现不同方向的移动 这种背包高约1 25米 宽约830毫米 总重150公斤 内装12公斤液氮 共有24个喷嘴 它像一把没有坐位的椅子有了这种喷气背包 宇航员就能在茫茫太空中随心所欲地翻筋斗 旋转 向上 向下 向前 向后地自由移动了 吃 最容易的事变得复杂奇妙 吃饭 喝水对于生活在地球上的人来说 是一件再平常不过的事了 但在失重环境下的太空生活 宇航员的饮食就变得十分复杂而且特别奇妙 可以说 宇航员的营养需求 食品制备 供给和他们的进食方式等都有一定的特殊性 与他们在地面生活的饮食有着很大的不同 航天食品从本质上讲与地面普通食品是一样的 都是为人体提供能量和营养 宇航员携带的航天食品应尽可能重量轻 体积小 如营养好的干化饼干和干化香肠 吃时用水泡一下 即可恢复到与新鲜食品相近的味道 航天食品除了要能经受住航天特殊环境因素的影响 如冲击 振动 加速度等的考验而不失效外 还必须针对宇航员在失重条件下生理改变的指数对膳食的营养素作适当调整 如肌肉萎缩就要求食品必须提供充足的优质蛋白质 骨质丢失则要求食品提供充足的钙以及适宜的钙磷比例和维生素等 食物全部都是经过真空包装的 宇航员在航天飞行活动中如何进食 对他们来说是一个不小的考验 在失重条件下 一杯盛满水的杯子朝下朝上放都一样 杯子里的水不会自动飘浮或洒落出来 如果放在桌子上 杯子会连同水一起飞起来 所以说 宇航员在地面上原有的吃饭 喝水习惯到了太空就完全不能适用了 一般来讲 各种食物 零件 用具等都是固定好了的 宇航员从食品柜里拿出食品后 要把装食品的复合塑料膜袋剪开一个小口 把叉子和筷子伸进口袋里叉着往嘴里送 为了防止食品碎屑到处飘飞 影响宇航员或设备的正常工作 这种食品往往都用小包装 制成与口大小相近的方块 长方块或小球状的 一口吃 食品 吃时不必再切开 如果宇航员要喝水 吃汤 羹 汁 果酱时 直接从塑料口袋或牙膏状的软铝管里 一点一点往嘴里挤就可以了 随着火箭技术的发展 宇航员从地面带去的食品可以丰富些了 如湿食品或半湿食品的带汁火鸡 牛肉等 它们的水分含量和地面吃的正常食品相同 现在 宇航员们在太空舱里已经可以使用微波加热器来烘烤食物了 这种微波加热器与地面上使用的加热器有所不同 它上面有一些特制的凹进去的小格 为了防止加热时食物飘浮起来 需要加热的食物都必须固定在这些小格内 插上电源后 一会儿就可以将食物加热到可口的程度 有了它 宇航员们就可以品尝到热烘烘 香喷喷的红烧牛肉 炒蛋 猪排等食物了 其口感与在地面没有多大区别 住 密舱生活考验技巧 宇宙环境是极为恶劣的 对人体有害的主要因素是高真空 高缺氧 宇宙辐射 温度差异等 在这样的环境中宇航员是无法生存和工作的 于是 科学家研制出了一种与外界隔绝的密闭环境座舱用来保护宇航员 供宇航员居住 生活和工作的密闭舱是宇宙飞船上的一个主要部分 是保证宇航员身体健康的环境控制与生命保障系统 生命保障系统最为重要的是供水系统 它必须的主要任务是供给宇航员生活用水和饮食用水 密闭舱是一个狭小的环境 对不断产生的污染物加以净化 以维持舱内空气新鲜 保证宇航员的身体健康 由于失重飘浮 宇航员行动起来不像在地面上那样自如 坐立不稳摇摇晃晃 稍一抬头仰身就有可能来个大翻身 弯腰时又可能翻筋斗 所以一切动作都得小心翼翼 航天飞行中 睡袋一般固定在飞船内的舱壁上 在失重时分不清上和下 站着躺着睡都一样 所以宇航员既可以靠着天花板睡 又可以笔直地站着靠墙壁睡 只要他高兴 为了防止无意中触及开关 他们睡觉时必须把双手束在胸前 宇宙空间中的睡觉姿势很特殊 失重时 身体完全放松会自然形成一种弓状姿势 在空间轨道站上 宇航员已可享受分隔式卧室和床 但他们在睡觉时必须把自己捆在床上 以免翻身时因失重而飘离 宇航员睡觉 另外 在宇宙中航行的宇航员和地球上的人一样 也需要有个人清洁卫生的处理 如刷牙 洗脸 洗澡 大小便等等 但这一切都需要有特殊的设施和技巧 比如在失重时刷牙 牙膏泡沫很容易飘浮起来 水珠在舱内飞飘 会影响人的健康和仪器正常运转 为防止这个问题 美国采用一种特制的橡皮糖 让宇航员充分咀嚼以代替刷牙 达到清洁牙齿的目的 宇航员洗澡时 需要将耳朵塞上 带上护目镜 就像潜水员一样 当人进入浴室 还要穿上固定的拖鞋 这样就不会飘浮起来了 美国 奋进 号航天飞机上装备有一种太空马桶 造价高达2340万美元 这种马桶可贮存处理更多粪便 有独立的尿液分离器 可将尿和粪便分开处理 马桶上的气流导引装置 解决了失重条件下人体排泄的困难 宇航员日常大小便 行 防止成为茫茫太空的人体卫星 由于太空处于真空状态 没有大气层的保护 温度变化也很大 太阳照射时温度可高于100 无阳光时温度可低于 200 同时还存在着能伤害人体的各种辐射和微流星体 因此在太空行走时 必须身穿特制航天服 同时 由于宇宙飞船 空间站 航天飞机这些载人航天器密闭舱内的人造气压 空气组成基本与地面相同 故人体内吸有一定量的氮气 而航天服内的气压较低 仅为大气压的27 5 宇航员如果猛然出舱 遇到低的气压后血液供应会较差 溶解在脂肪组织中的氮气游离出来却不能通过血液带到肺部排出而形成气泡 因此可能造成气栓堵塞血管 引发严重疾病 所以宇航员出舱前需要吸取纯氧将体内氮气排出 以免隐患 在太空行走的宇航员围绕地球高速运行时 在广袤的空间中没有参照物 无法分清物体的远近大小 速度快慢 如无保险措施 就可能会丢失在茫茫太空中而成为人体卫星 再加上载人航天器和自己都在运动 宇航员有时会被搞得晕头转向 亦有可能出现危险 所以太空行走需要采取保险措施 身系安全带 安全带犹如婴儿的脐带将宇航员与航天器连接起来 以防宇航员在太空中走失 1984年2月7日 美国的 挑战者 号航天飞机在进行第11次飞行时 宇航员布鲁斯 麦坎德里斯穿着一种带助推装置的航天服 首次在不系安全带的情况下在太空中自由行走了95分钟 捕获了已经停止工作的 太阳峰年 号人造卫星 并对其进行修理 排除故障后又将其重新送回轨道 布鲁斯完成了航天飞机首次捕获卫星的任务 这次太空行走也为人类在太空中的活动开创了新的天地 但为了保险起见 现在宇航员仍被要求系安全带 万一宇航员不能自己走回航天飞机 可以用牵引缆索把他拉回来