如何在太空生活:我們從國際空間站學到了什麼?

2020-11-11 新浪探索

  11月2日是第一批太空人登上國際空間站(ISS) 20周年的紀念日。從那時起,這座近地軌道上運行的人造設施就一直有人類居住。

  在太空環境下連續運行20年,使國際空間站成為了解地球以外人類如何生活的理想「自然實驗室」。這是一項由25個空間機構和組織之間的合作成果,截至目前,國際空間站已經接待了241名太空人和來自19個國家的少數遊客,這些人在所有去過太空的人當中約佔43%。

  人類的雄心壯志並不止於空間站,在不久的將來,我們或許能見證月球和火星任務的實施。而在此之前,了解人類需要做哪些準備,才能在遙遠、危險和封閉的環境中正常生活是很重要的。在太空深處,沒有回家的捷徑。

  軌道居住地簡史

小說作品中最早出現的虛構空間站——磚月。

  在美國作家愛德華·埃弗雷特·希爾(Edward Everett Hale)於1869年發表的小說《磚月》(Brick Moon)中,第一次出現了虛構的空間站。在這個直徑60米、由磚砌成的磚月內部,具有13個球形的生活艙。

  1929年,赫爾曼·諾登(Hermann Noordung)提出了環狀空間站的理論,這種空間站可以通過旋轉來創造「人工」重力。20世紀50年代,火箭科學家韋恩赫爾·馮·布勞恩(Wernher von Braun)支持了旋輪空間站的想法,1968年的經典電影《2001太空漫遊》中所出現的空間站便是這樣的設計。

  不過,真正的空間站不是球體,也不是旋轉的圓輪,而是圓柱體。第一個空間站是蘇聯在1971年的「禮炮1號」(Salyut 1),接下來的十年中,「禮炮號」計劃又陸續建立了6個空間站。1973年,美國發射了第一個空間站「天空實驗室」(Skylab)。所有這些空間站都是管狀結構。

完全組裝好的國際空間站。

  蘇聯在1986年發射的和平號(Mir)空間站是第一個以核心模塊建造的空間站,後來又添加了許多功能模塊。1998年,當國際空間站的第一個模塊發射時,和平號空間站還在軌道上。2001年,和平號在廢棄後,受控墜落大氣層並解體。存留下來的部分可能沉到了5000米深的太平洋海底。

  國際空間站現在由16個模塊組成:4個俄羅斯模塊、9個美國模塊、2個日本模塊和1個歐洲模塊。它的內部面積相當於一棟五間臥室的房子,有6名常規機組人員,每次工作6個月。

  適應太空生活

  蘇聯的尤裡·加加林(Yuri Gagarin)在1961年進行了環繞地球的飛行,證明人類可以在太空中生存。當然,長時間生活在太空中是另一回事。

  目前的空間站不會旋轉,也不能提供重力。在空間站裡沒有高低之分。如果你放開一個物體,它就會飄走。太空人們每天的活動,如飲水或洗漱等,都需要事先計劃。

  空間站內安裝了許多充當「重力」點的工具,以扶手、帶子、夾子和尼龍搭扣的形式來保護人和物體,使其固定而不飄走。

  為了幫助太空人確定方位,在俄羅斯模塊中,面向地球的表面(「向下」)設計成了橄欖綠色,而背向地球的牆壁和表面(「向上」)則是米色的。顏色在其他方面也很重要。例如,美國的「天空實驗室」就十分缺乏色彩,以至於太空人們經常盯著用於校準攝像機的彩色卡片,以打破單調的氛圍。

  在電影中,空間站通常是整潔乾淨的,但現實卻並非如此。國際空間站也會有臭味,嘈雜、髒亂,充斥著脫落的皮膚細胞和碎屑。這就像一個可怕的合租房,只不過你不能離開,必須一直工作;而且沒有人能睡個好覺。

2016年,太空人裡克·馬斯特拉基奧從穹頂艙俯瞰地球。

  不過,空間站生活也有一些好處。穹頂艙是歐洲空間局建造的國際空間站觀察臺組件。在那裡,你會看到可能是人類所能看到的最美好的景象:空間站經過地球時的180度全景圖。

  「迷你世界中的迷你社會」

  太空人們用各種各樣的物品來表示他們在這個「迷你世界」——1972年的一份報告中以此來形容國際空間站——中的身份。未被使用的牆壁空間就像我們家裡的冰箱門一樣,被個人和團體意義上的物品所覆蓋。

  在俄羅斯部分的星辰號(Zvezda)服務艙,東正教的聖像和康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基和加加林等太空英雄的照片營造出一種歷史的歸屬感,以及與故鄉的聯繫。

  食物在人際關係中扮演著重要的角色。分享食物、慶祝節日和生日的儀式有助於在不同國家和文化背景的太空人之間建立友情。

  不過,太空生活也不是一帆風順的。2009年,廁所曾一度成為國際衝突的根源之一,當時的決定意味著俄羅斯機組人員被禁止使用美國的廁所和運動設備。

  在這個「迷你社會」中,技術不僅僅與功能有關,還在社會凝聚力方面發揮著作用。

  未來的太空生活

  國際空間站的運營成本非常昂貴。僅美國國家航空航天局一年的花費就高達30億到40億美元,而在許多人看來,這並不值得。如果沒有更多的商業投資,國際空間站可能會在2028年脫離近地軌道,墜入大氣層並在海底與和平號空間站會合。

  空間站的下一個發展階段很可能發生在繞月球的軌道上。「月球門戶」(Lunar Gateway)項目是由美國國家航空航天局領導的一組太空機構計劃,其規模將小於國際空間站。機組人員每次將在空間站上生活一個月。

  「月球門戶」的模塊以國際空間站的設計為基礎,將在未來十年發射到月球軌道。在初步設計中,「月球門戶」有4個可擴展的乘員艙,在給予太空人更多空間的同時,他們睡覺、鍛鍊、上廁所和吃飯的地方之間距離更近。

  國際空間站的工作人員很喜歡即興的視覺表現,在未來的太空居住地中,希望太空人們也能經常向我們展示類似的太空生活場景。

  在一些國家的流行文化中,國際空間站已經變成了聖誕老人的雪橇。近年來,越來越多的父母會在平安夜時帶孩子到戶外,觀看從頭頂飛過的國際空間站。

  國際空間站塑造了20世紀和21世紀的太空文化,象徵著冷戰後的國際合作。對於如何在太空生活,國際空間站還有很多東西要教給我們。(任天)

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    來源:新浪科技新浪科技訊 北京時間11月11日消息,11月2日是第一批太空人登上國際空間站(ISS) 20周年的紀念日。從那時起,這座近地軌道上運行的人造設施就一直有人類居住。在太空環境下連續運行20年,使國際空間站成為了解地球以外人類如何生活的理想「自然實驗室」。
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    人類的腳步已跨入了太空,人類在太空中探索、開發和利用太空資源的時候,需要一個工作和生活的「家」,這就是空間站。太空是人類除陸地、海洋和大氣以外的第四環境。對這 個新的環境,人類正在去研究和開發它。而太空中的「小房 子」——空間站,正好為人類探索、開發和利用太空資源提 供了一個特好的場所。
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    眾所周知,細胞在分裂時都有一定機率發生突變,而由於微生物的繁殖和生命周期都特別短,因此變異的累積就會被放大,產生直觀的可檢測到的特徵,而空間站的特殊環境無疑又推動了變異,使得我們可以預測地球上的細菌會要什麼變化。 國際空間站已經有了上千種微生物,而科學家們覺得這還不夠。
  • 國際空間站標記人類在地球軌道生活20年
    謝潑德,前美國海軍海豹突擊隊員,曾擔任過空間站指揮官,他把在國際空間站的生活比作在海上的船隻上。 他們3個人把大部分時間都花在維護設備工作上,不穩定的系統使這個地方太熱了。 與現在相比,當時的情況很原始。克裡卡列夫回憶說,新空間站的安裝和維修需要幾個小時,而在地面則需要幾分鐘。謝潑德在最近的NASA小組討論中說,「每天都似乎有讓自己面對一系列挑戰。」
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    ,在空間站零重力的奇妙環境下,重新演繹了1969年戴維·鮑伊的經典歌曲《太空怪人》太空人在太空中除了工作,還做些什麼?現任國際空間站站長、加拿大人克裡斯·哈德菲爾德也許會讓你對形象刻板的太空人刮目相看。他經常通過網絡發布太空生活有趣的視頻和照片,吸引粉絲無數。哈德菲爾德定於13日返回地球,為此,他專門拍攝太空站版MV《太空怪人》,向粉絲道別。【錄歌道別】拍攝太空站版《太空怪人》MV哈德菲爾德喜愛音樂。
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    圖文:國際空間站上太空人的生活和工作圖片提供:sina 但當你回到地球時,確實要經歷一個重新適應的過程。這時,你首先注意到的將是地球上的任何物件都會顯得很重。在國際空間站生活了95天後,我乘坐「發現號」太空梭返回地球。當我摘下我的頭盔時,就好像我把美國海軍尼米茲號航空母艦的錨拿在手上一樣。
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    自古以來,人類就嚮往探索太空,直到最近的100多年,人類的飛行器才正式走出地球。在深空探測領域,空間站的意義非常巨大,由於外太空特殊的環境,往往能夠在上面取得很多科研成果,這是在地面上無法取代的。自1998年,國際空間站就已開啟了建設,這個重達420噸擁有1200立方米的「大傢伙」是目前人類建造的最大太空飛行器。多年來,這個國際空間站也給美國帶來了眾多好處。不過最近這些年來,全球航天領域格局發生了很多變化,國際空間站在服役多年後也將要向我們告別了。
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    從地球向和平號空間站發射的每一個太空艙模塊都是近乎「無瑕」的,由戴著面罩和防護服的工程師在潔淨的房間裡組裝組成。當來自各國的男女太空人進駐空間站實驗室之後,就將眾多不受歡迎的生命也帶到了軌道上。我們與微生物共享身體,它們也伴隨我們一生。據估計,我們身體裡一半以上的細胞都不是人類細胞,而是由各種微小生物組成,從腸道裡的細菌,到啃噬我們死皮的蟎蟲。
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    國際空間站的運行史已經證明人類可以在太空中生活和工作,但上面的環境如何?是否存在著能夠威脅常駐機組人員生命健康的微生物或細菌?  對於未來的載人太空探索任務,了解人們在空間站這個遙遠、危險、封閉的環境中該如何繁衍生息,必然是至關重要的一點,畢竟太空旅行並非那麼簡單。
  • 國際空間站載人運行20周年,未來的太空探索棲息地在哪裡?
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  • 國際空間站載人運行20周年,未來的太空探索棲息地在哪裡?
    20 周年似乎並不是一個裡程碑,對於在危險的太空環境中運行的複雜機械而言,國際空間站正接近老齡化。近年來,它也遇到了幾個問題,比如,最近俄羅斯模塊 Zvezda 發生了漏氣事件。國際空間站的運行史已經證明人類可以在太空中生活和工作,但上面的環境如何?是否存在著能夠威脅常駐機組人員生命健康的微生物或細菌?
  • 國際空間站上的生活並不美好:臭氣燻天、嘈雜髒亂、充斥死皮細胞
    2000年11月2日,第一批常駐機組成員——美國太空人比爾·謝潑德和俄羅斯太空人謝爾蓋·克裡卡列夫、尤裡·吉登科,乘坐「聯盟TM-31」號飛船抵達國際空間站。從那時起,國際空間站一直持續載人飛行。本周是第一批居民抵達國際空間站20周年紀念日,從那時起,這個距離地面高度大約為397公裡的軌道上的太空棲息地,就一直有太空人生活居住。
  • 人類登上國際空間站20年,太空中人類文明的符號
    它在發射升空前已經被改造成一個小型圓柱形實驗室,同時能兼做工作區和生活空間,最多可同時容納三名太空人。天空實驗室不僅輔助美國太空人在1973和1974年間又執行了三次登月任務,其更重要的意義在於讓該機構了解到如何在太空中連續數周維持人類的生存。1979年時,天空實驗室的軌道已經衰減至無法回收的位置,那年夏天,它在重新進入大氣層時被燒毀。
  • 為慶祝人類連續登上國際空間站20年,NASA「揭秘」太空生活
    對太空的生活方式感到好奇?不妨通過NASA分享的這組照片了解國際空間站中太空人的日常。William 和他的同期太空人們,成為國際空間站的第一批駐留人員,從此人類開啟了連續20年在國際空間站駐留的生涯。此前,為了慶祝人類持續登上國際空間站20年,NASA分享了一組照片,向陸地上的人類「揭秘」太空人們的空中生活。國際空間站的面積約合一座足球場的大小,由NASA及15個夥伴國家共同設計、建造和測試完成。
  • 國際空間站應該被放棄嗎?
    當時,國際空間站計劃已經推遲了好幾年,而且大大超出了預算。英國航天機構的科學主管稱,該空間站是「一個在軌道上運行的累贅」,而英國政府拒絕為其提供資金。很多人都在懷疑國際空間站能否順利建成。  事實證明他們都錯了。國際空間站有一個美式橄欖球場那麼大,生活空間相當於一所擁有六間臥室的房子,無論以何種標準衡量,它都是一項非凡的工程成就。
  • 國際空間站如何取得可供使用的氧氣?
    國際空間站(通常被稱為ISS)是一顆載人衛星,它在200多英裡的高度圍繞我們的星球運行。在給定的時間內,它會接待5-6名太空人進行一些實驗研究,並做一系列其他的事情來促進人類對太空中事物如何運行的了解。