太空中的衣食住行

　　10月18日，“天問一號”在宇宙中飛行了2.56億公里，完成了第三次軌道中途修正，距離到達火星還需要半年多的時間。火星會是人類下一個家園嗎？常常有人這樣問。

　　自1961年蘇聯(lián)宇航員尤里·阿列克謝耶維奇·加加林乘坐東方1號宇宙飛船完成首次載人航天任務(wù)始，人類涉足太空已經(jīng)將近60年。從“走入太空”、“太空生存”到“太空生活”，宇航員太空生活的質(zhì)量已經(jīng)有了質(zhì)的飛躍。

衣

　　厚重的外殼、圓圓的面罩，這大概是大多數(shù)人心目中宇航服的經(jīng)典形象。但重達幾十公斤的宇航服，當然不可能是居住在宇宙空間中的人類的日常穿著。

　　其實，在空間站工作生活的宇航員們，平時會穿著同地面上一樣的襯衫和褲子，宇航員通常會一次籌備幾個月的衣物，由補給航天器定期送到空間站中。水在太空中是珍稀品，空間站上并不會配備洗衣機，宇航員也不能像在地面上那樣頻繁地更換衣物——他們可能幾天才會得到一條新的T恤或者褲子。不過好在空間站中灰塵很少，宇航員們每天運動后也有機會沐浴并擦去身體表面的汗水，因此衣物不會很快變臟。

　　如果要走出航天器，宇航員依然需要穿著宇航服保護自己。一件EMU（Extravehicular?Mobility?Unit）宇航服就像一座小型的航天器，既需要保溫保壓，有足夠優(yōu)秀的性能和強度防御宇宙射線以及微隕石的襲擊，還要具備全套的通信系統(tǒng)和生命保障系統(tǒng)。還有一種艙內(nèi)宇航服（ACES，Advanced?Crew?Escape?Suit）一般用于航天器座艙內(nèi)，在發(fā)射和返回地球時保護宇航員，有著平衡溫度、提供氣壓保護的作用。

　　目前，宇航服正在向著輕便與美觀的方向發(fā)展，SpaceX公司、波音公司等最新研發(fā)的艙內(nèi)宇航服重量比之前減輕了40%左右，而美國國家航空航天局（NASA）也為下一代探月任務(wù)阿爾忒彌斯計劃設(shè)計了全新的兩款艙外宇航服。在未來，宇航服應(yīng)當能讓人類在宇宙空間中自由地行動與探索。

食

　　吃喝當然是人生一大樂事，如果生活在太空，我們還能愉快地享用大餐嗎？

　　最早的太空餐是讓人望而卻步的“牙膏”：宇航員要從管子里面擠出半流體的食物，不需要咀嚼便可直接吞下肚。蘇聯(lián)宇航員戈爾曼·季托夫有幸成為了第一位享用這份太空大餐的人，他的菜單里有一管蔬菜泥湯，一管法式肥肝肉醬和一管黑加侖果汁。順便一提，他也是第一位在太空中嘔吐的人，不過這倒并非因為食物太難吃，而是由于在太空環(huán)境中睡眠引起的太空病。而美國宇航員約翰·格倫1962年乘坐水星飛船起飛時，他的便當盒中塞滿了一口大小的食物凍干塊，這些小立方塊必須在太空中重新加水融成食物泥，裝進牙膏管再食用。沒有咀嚼的快感，沒有多樣的選擇，首代宇航員的飲食條件相當艱苦。

　　吃貨的生產(chǎn)力是不可低估的。很快，牙膏管就被趕出了“太空餐廳”。人們發(fā)明了種種能在無重力環(huán)境中使用的餐具，甚至包括咖啡杯、煎鍋。如今，宇航員們已能在太空中自如地使用刀叉等餐具，與地面用餐相當接近。

　　太空食品的種類也豐富了很多，國際空間站中的宇航員有上百種餐品，他們可以選擇自己的用餐計劃——雖然這一用餐計劃是每8天循環(huán)的。這并不妨礙宇航員們開發(fā)新的太空料理：小餅干、日式壽司、花生醬冰棍，甚至是“昨天的咖啡”——奮進號航天飛機的指揮官在采訪中自豪地展示了一批再生水，而原料是什么自然不言而喻。

　　然而，制定太空菜譜仍然相當受限。大部分蔬果在宇宙中最多只能保持兩天鮮度，空間站中新鮮食品極其稀缺。絕大多數(shù)食品只能脫水或加工成罐頭運上太空。科學(xué)家們正在想方設(shè)法解決這一問題，比如在空間站種蔬菜（主要是生菜和西紅柿等方便食用的蔬菜）、養(yǎng)螺旋藻?，F(xiàn)在，已經(jīng)有一些宇航員吃上了太空實驗生菜?！疤詹藞@”成真之時，人類自給自足的太空居留才能實現(xiàn)。

住

　　我們可以直接居住在某個星球或外太空空間中嗎？目前看來這還是不可能的。無論是現(xiàn)階段的太空站，還是想象中的“火星殖民地”，人類都需要一個足夠龐大堅固的人造建筑來保護自己。多國合作、經(jīng)營多年的國際空間站，是現(xiàn)階段唯一真正實現(xiàn)長期居住功能的太空場所。國際空間站內(nèi)部比一座五居室公寓要寬敞得多，除了用于科研用途的實驗室，還設(shè)置有兩間浴室、健身設(shè)施和一個360度視野的凸出舷窗。

　　如果你想要減肥，太空環(huán)境絕對是不二之選。無重力環(huán)境會擾亂人體的腸胃功能，因此宇航員在太空中大多食欲不振，進食量減少，但是他們每天卻要在各種特制健身器材上花費多達兩個鐘頭——太空環(huán)境會導(dǎo)致人體肌肉、骨骼、心肺等器官產(chǎn)生復(fù)雜變化，為了抵抗身體機能的衰退，宇航員必須每天進行鍛煉。國際空間站上配備有跑步機、自行車騎行裝置和阻力鍛煉裝置，宇航員在健身的時候會把自己固定在機器上，免得自己飄來飄去——沒錯，宇航員是一群“帶著繩索生活”的人。太空中的生活有一半時間都是要被綁著的，睡覺時要把自己固定好，運動和洗澡的時候要被綁住，甚至上廁所也要將自己卡在廁所上，以防在無重力環(huán)境下飄蕩出去。

　　為什么不能像科幻電影中那樣，讓國際空間站艙體轉(zhuǎn)起來，靠向心力來偽造人工重力呢？如果要營造同地面一致的重力感，空間站的結(jié)構(gòu)要么足夠長（旋轉(zhuǎn)半徑足夠大），要么轉(zhuǎn)得足夠快。無論采取哪種方案，都是對材料和能源的嚴峻挑戰(zhàn)。在寸土寸金的宇宙空間中，比起花費高昂的成本去營造類地環(huán)境，修建幾個健身房反倒劃算得多。

　　空間站中還有一個常常被忽視卻必不可缺的“豪華配置”：廁所。它或許更像吸塵器，能夠產(chǎn)生強大的吸力，將排泄物迅速吸入。如果速度不夠快，排泄物在失重環(huán)境下很容易四散飄開，那樣的畫面當然是任何人都不太愿意想象的。太空廁所的氣密性和耐腐蝕性需求比地面上的廁所要高得多，還要配備污水處理系統(tǒng)，提取排泄物中的水重新利用。今年NASA運送到空間站的“豪華廁所”造價高達2300萬美元，宇航員們將在空間站上對這臺廁所的性能進行測試，這套廁所系統(tǒng)或許會被應(yīng)用在之后的登月或者火星任務(wù)當中。

行

　　宇宙空間如此廣闊，居住在太空中的人有機會出去看看嗎？科幻大片中的星際躍遷、穿越蟲洞，在今天還更像是只手換乾坤一類的神話。人類目前可以達到的速度遠不及光速的千分之一，即使是運行軌道距離地球最近的火星，航天器也要花費7個月以上的時間，經(jīng)歷復(fù)雜的變軌才能抵達。

　　現(xiàn)階段的太空出行主要依靠航天飛機和載人飛行器，許多國際空間飛行器都到訪過國際空間站，輸送工作人員和物資。至于去太空里散散步，仍是可望而不可即的。雖然早在1965年蘇聯(lián)宇航員就已經(jīng)走出艙門，太空行走在今天仍然并非易事。出艙行走是需要提前數(shù)日準備的重大行動，即使是裝備齊全的宇航員，在宇宙環(huán)境中依然面臨著相當程度的風險。除了必要的器械安裝、維修與太空行走實驗，宇航員們一般不會走出艙門。

　　2008年9月27日，中國宇航員翟志剛完成了我國首次太空行走任務(wù)，中國成為第三個獨立掌握空間出艙技術(shù)的國家。同之前其他國家的出艙任務(wù)相似，翟志剛也使用臍帶式行走，通過一根又粗又長的“電臍帶”同飛船相連。

　　或許在將來，隨著單體移動裝置的進一步改進，宇航員可以在艙外更自由地行動，飛行器的速度也將不斷提升，幫助人類向更廣闊的宇宙進發(fā)。

　　經(jīng)過數(shù)十年的太空探索，我們已經(jīng)能夠部分實現(xiàn)在太空生活。我們可以暢想未來，也應(yīng)始終心存敬畏——在浩瀚的宇宙，營造一個空間站、建造一個太空基地，甚至移民另一個星球，或許都不過如蟻筑穴。越是深入宇宙，時空的深邃、人力的有限與無窮，就越充分地顯現(xiàn)出來。

　　從一片衣料和一粒種子出發(fā)，從在空間中可能遭遇的每一點困難出發(fā)，人類正在走向輝煌廣闊的星空。“云外”與“天宮”，已經(jīng)并不那樣遙遠。

（作者：劉孜銘，系中國科學(xué)院國家天文臺博士；吳唯臻，系北京大學(xué)學(xué)生）

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轉(zhuǎn)載自:

劉孜銘,吳唯臻.太空中的衣食住行[N]. 光明日報,2020-11-19(016).