前言
当我们仰望星空,想象宇航员在国际空间站上的生活时,脑海中浮现的往往是高科技环境和令人羡慕的失重体验。
但是现实往往远非如此美好,2017年美国的航天英雄凯利开始吐露国际空间站真面目,那里的环境简直让人难以忍受。
臭气熏天、藏污纳垢、到处都是漂浮的死皮细胞等,这真的是耗资数十亿美元打造的科技圣地吗?为什么会变成这样?
天价科技圣地的另一面
国际空间站,这个人类在太空中最大的居所,从1998年开始建造至今已有25年的历史,它是16个国家合作的结晶,总造价高达1500亿美元。
然而这个被誉为“科技奇迹”的空间站,却正面临着一系列令人意想不到的问题。
第一问题就是空间站特有的气味,宇航员Scott Kelly曾形容,这里闻起来像是“垃圾桶、体育馆更衣室和实验室的混合物”,这种难闻的气味并非来自某个特定源头,而是各种因素综合作用的结果。
造成这种情况的一个重要原因是空间站的设计局限性,在失重环境中,气味分子无法自然下沉,而是持续漂浮在空气中。
加上空间站是一个密闭的环境,气味更容易积累,即使有空气过滤系统,也难以完全消除这些异味。
更令人担忧的是,这些气味可能暗示着更深层次的问题,宇航员的汗水、呼出的二氧化碳、设备散发的气体,甚至是微生物的代谢产物,都可能是异味的来源。
这些看似微不足道的因素,在太空环境中却可能对宇航员的健康造成长期影响。
空间站的设计者们显然低估了这些问题的严重性,最初的设计更多关注于如何在太空中维持生命,而忽视了生活质量的重要性。
随着宇航员在空间站停留时间的延长,这些问题变得越发突出,那么除了气味问题,国际空间站还面临着哪些挑战?宇航员的日常生活究竟是怎样的?
狭小空间里的生存挑战
国际空间站虽然总长度达到了108米,但其实际可用空间却远比人们想象的要小。
整个空间站的内部体积约为916立方米,相当于一架波音747飞机的客舱大小,然而这个空间还要容纳各种科研设备和生活必需品,留给宇航员活动的空间其实非常有限。
在这样狭小的环境中,宇航员们不得不面对各种生活上的挑战,最基本的睡眠问题就让人头疼不已。
由于失重环境,宇航员们必须把自己绑在睡袋里才能入睡,而且空间站每90分钟就会绕地球一圈,这意味着他们每天要经历16次日出日落。
这种不规律的光照容易扰乱人体的生物钟,导致睡眠质量下降,在这里饮食也是一个大问题,虽然空间站的食物种类已经比早期丰富了许多,但大多数还是脱水或罐装食品。
新鲜蔬果是稀缺品,宇航员们常常会怀念地球上的美食,更不用说,在失重环境中吃饭本身就是一件麻烦事,稍不注意,食物就会飘到空中。
除了生理上的不适,长期封闭的环境也给宇航员带来了巨大的心理压力。
远离家人和朋友,与外界的联系受限,再加上工作的高强度和高风险,都可能导致情绪问题,有些宇航员回来后甚至出现了类似创伤后应激障碍的症状。
为了缓解这些问题,空间站采取了一系列措施,比如定期与家人进行视频通话,组织娱乐活动,甚至还在空间站里种植了一些植物,这些绿色植物不仅可以改善空气质量,还能给宇航员带来心理慰藉。
可是这些措施只能在一定程度上缓解问题,并不能从根本上解决,随着人类探索太空的脚步不断前进,未来的空间站设计必须更多地考虑宇航员的生活质量问题。
即使在这样艰难的环境中,宇航员们依然坚持着他们的科研工作,他们在太空中进行的实验,为人类在地球上的生活带来了诸多益处,从新材料的开发到医学研究的突破,这些成果都源于他们的辛勤付出。
不过也要注意了,在这看似高科技的环境中,还潜藏着一些肉眼难以察觉的威胁。
这些威胁虽然微小,却可能对宇航员的健康和空间站的运行造成重大影响,那么这些看不见的敌人究竟是什么呢?
看不见的威胁
在国际空间站这个密闭的环境中,最大的敌人往往是那些肉眼看不见的东西,微生物和垃圾,这两个看似不相关的问题,在太空中却成了宇航员们不得不面对的严峻挑战。
首先说说微生物,在地球上,我们的身体和环境中本就存在大量微生物,这在太空中也不例外。
但是研究表明,在微重力环境下,一些微生物的行为会发生变化,有些甚至会变得更具攻击性,NASA的一项研究发现,在空间站中,沙门氏菌的毒性增强了三倍多。
更令人担忧的是,这些微生物在空间站中无处不在,从墙壁到设备表面,甚至是宇航员的皮肤上,都能检测到各种细菌和真菌的存在。
有些地方的微生物浓度甚至比普通家庭还要高,这不仅增加了宇航员感染疾病的风险,还可能对空间站的设备造成损害。
垃圾问题同样棘手,在地球上,我们可以轻松地把垃圾扔进垃圾桶,然后由垃圾车运走。
但在太空中,每一克重量都是宝贵的,运送垃圾回地球的成本高得惊人,因此,空间站不得不想办法就地处理垃圾。
目前大部分不可回收的垃圾都被压缩后储存在货运飞船中,当这些飞船返回地球时,会在大气层中燃烧殆尽。
在新的货运飞船到来之前,这些垃圾就只能留在空间站里,占用宝贵的空间,还可能散发异味。
更糟糕的是,一些微小的垃圾颗粒,比如脱落的皮屑、头发丝等,会在失重环境中到处漂浮。
这些漂浮物不仅影响空气质量,还可能进入设备内部造成故障,宇航员们不得不定期进行大扫除,但在失重环境中,连打扫卫生都是一项技术活。
这些问题的根源在于空间站的封闭性和资源限制,在地球上,我们有大气循环、水循环来帮助清洁环境。
而在太空中,一切都需要人为控制,虽然空间站配备了先进的空气和水循环系统,但这些系统的能力毕竟有限。
随着宇航员在空间站停留时间的延长,这些问题变得越发严重,科学家们正在努力研发新的技术来应对这些挑战,比如开发更高效的空气过滤系统,研究如何在太空中降解垃圾等。
即使有了这些新技术,空间站的生命支持系统仍然面临着巨大的挑战,如何在有限的资源下,为宇航员们创造一个健康、舒适的生活环境,成为了空间站设计者们必须解决的难题。
生命支持系统的困境
国际空间站的生命支持系统堪称人类工程学的奇迹,它不仅要为宇航员提供氧气、水和食物,还要处理废物,维持适宜的温度和湿度。
可是这个系统也面临着诸多挑战,其中最关键的就是资源循环利用的问题。
在地球上,我们有大自然这个巨大的生态系统来循环利用资源,但在太空中,一切都要靠人工系统来完成。
空间站的水循环系统就是一个典型例子,宇航员的尿液、汗水,甚至呼出的水蒸气,都会被收集、净化,然后再次利用。
这个过程听起来可能有些令人不适,但在资源极度有限的太空环境中,这是必要的做法。
空气循环系统同样复杂,它不仅要过滤掉二氧化碳和其他有害气体,还要产生足够的氧气供宇航员呼吸。
目前空间站主要通过电解水来产生氧气,但这个过程消耗大量能源,科学家们正在研究如何通过藻类或其他植物来产生氧气,以减少能源消耗。
温度控制也是一大挑战,太空中没有大气层的保护,空间站一侧面对炽热的阳光,温度可达121°C,而背阴面则可低至-157°C。
为了维持内部适宜的温度,空间站配备了复杂的散热系统,然而这个系统也面临着老化和效率下降的问题。
更棘手的是废物处理,前面提到的垃圾问题只是冰山一角,宇航员的排泄物如何处理,设备产生的废热如何散发?
这些都是生命支持系统必须解决的问题,目前大部分固体废物都被储存等待处理,而液体废物则尽可能回收利用。
随着空间站服役时间的延长,这些系统的老化问题也日益凸显,一些设备已经超出了最初设计的使用寿命,维修和更换成为了一项常态工作。
然而在太空中进行维修并非易事,有时甚至需要宇航员进行高风险的太空行走,尽管面临诸多挑战,国际空间站的生命支持系统仍在坚持运转,支撑着宇航员们的太空生活。
但它也暴露出了我们在长期太空生存方面的不足,如何建立一个更加自给自足、更加可持续的太空生存系统,成为了未来空间站设计的关键问题。
结语
这些挑战不仅关乎国际空间站,更关乎人类未来的深空探索。
当我们把目光投向火星甚至更远的星球时,如何在恶劣的太空环境中维持生命,将是我们必须攻克的难题。
国际空间站的经验,无论是成功还是失败,都将为未来的太空探索提供宝贵的借鉴。
参考文章
文摘报2015年2月14日《人类在空间站如何生活》的报道
参考消息2017年9月8日《NASA前宇航员透露:国际空间站闻起来像监狱》的报道