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在太空中怎麼個死法?太空殖民處處充滿著危機

據外國媒體報道,近年來,關於太空殖民地成為非常受歡迎,但是許多人忽視了飛到月球和火星包含了殘酷的事實:在空間的過程實際上是一個寒冷、貧瘠的,不適合人類生存,可能你第一次見到不開心。宇航員知道這一點,但對於那些有興趣成為太空旅行者的人來說,有必要知道一些太空旅行可能面臨的致命危險。

太空旅行其實處處暗藏生命危險

暴露於真空

讓我們首先分析最明顯的危險——暴露在真空中。當暴露在極低的壓力下時,表層皮膚和軟組織立即蒸發,導致血液中的氣泡,以及一些嚴重的、可怕的腫脹。然而,來自皮膚和循環系統的壓力會抑制通貨膨脹,使你的身體免於爆炸——這是科幻小說喜歡描述的場景。

動物研究和人體暴露在真空中的少量數據表明,你可以在9到11秒內保持清醒,然後在缺氧的情況下保持清醒。根據美國國家航空航天局的說法,你的嘴和鼻子會迅速冷卻到冰點,舌頭上的液體,連同你肺部的液體,很快就會沸騰。

為了預測這個問題,美國宇航局研製出了一種太空服,並稱之為「艙外機動裝置」。EMU本質上是一艘自我維持的宇宙飛船,由許多層材料組成,可以保護宇航員免受真空、微隕石和極端溫度的威脅。

有什麼缺點嗎?美國宇航局約翰遜航天中心的布萊恩·桑丹斯貝里(Brian sundance berry)說:「宇航服將增加手術的難度,甚至是那些我們在地球上感到輕鬆的任務。」美國宇航局約翰遜航天中心的Brian sundance berry說,「宇航服是由加壓的系統組成的,每一個動作都是非常艱巨的,手指的動作非常具有挑戰性。」

下一代太空服將會更輕,更靈活,並且有更高的技術含量。未來的歐洲貨幣聯盟也必須能夠應付新的環境和新的危險。「我們今天使用的鴯鶓被設計成在微重力環境中使用,和在火星表面工作的要求有很大不同,」danesberry說。目前的歐洲貨幣聯盟不能給宇航員提供他們在火星上移動所需的靈活性,比如彎腰撿起石頭或者把土豆拉出地面。「火星也有大氣層,所以火星上使用的太空服與真空中使用的太空服非常不同,」丹斯伯里說。

如果你計劃在這些先進的太空服上市之前進行太空旅行,那麼你必須準備好衣服破裂,沒有辦法密封適合撕裂或穿刺,一旦出現這種情況,宇航員必須迅速西裝完全緩解之前回毒氣室。

宇航服的破裂將是致命的

在太空中溺死

太空旅行的重要經驗之一是,保護你生命的宇航服可能會在不經意間殺死你。2013年7月16日,義大利宇航員盧卡·帕米塔諾在國際空間站外工作。他的太空服冷卻系統突然失靈,開始慢慢地淹沒他的頭盔。據盧卡2013年的一個詳細博客,他最初沒有意識到問題的嚴重性。他認為,頭盔後面的濕氣可能來自他的飲用水管道,甚至是來自重型宇航服的汗水。

然而,頭盔中液體的溫度太低,無法出汗,而盧卡也沒有看到水管漏水。他被命令停止太空行走,並立即返回空鎖室。盧卡回到路上時,液體不斷地增加,淹沒了他的臉頰和耳機。

更糟糕的是,盧卡被迫改變方向,以避免天線擋住返迴路線,導致液體壓住他的鼻子,使他的呼吸變得更加困難。當太陽轉到地球的後面時,他周圍變得很黑。他失去了方向感,無法確定回到毒氣室的路線。在最黑暗的時刻,盧卡甚至考慮在他的頭盔上打開一個安全閥,把水排放到太空中。

幸運的是,故事的結尾是完整的,安全閥是不打開的。盧卡沿著安全線回到了艙口,他在那裡等著他的同伴克里斯·卡西迪,幫他把衣服按下。路卡的結論是:「太空是嚴酷的,寒冷的,我們是探險家,不是殖民者。我們的工程師,以及我們周圍的技術,使一切看起來很簡單,但實際上並不簡單,也許我們有時會忘記。最好不要忘記。

我們希望國際空間站永遠不會遭遇電影《地心引力》中被太空碎片摧毀的場景

遭遇軌道碎片

自1998年以來,國際空間站一直是一個非常好的空間實驗室。然而,國際空間站的健康狀況以及機組人員的健康正受到軌道碎片的威脅。

國際空間站受到數以百計的微隕石和軌道碎片(MMOD)防禦系統的保護,這是地球軌道上最具防禦能力的航天器。儘管強大到足以抵擋微小的塵埃顆粒,但防禦系統無法承受大量太空垃圾的影響。

國際空間站的關鍵系統——機艙和壓力艙——是最好的保護裝置,但它們仍然會受到直徑大於1厘米的空間的嚴重破壞。

根據統計模型,在地球軌道上大約有29000塊空間,直徑超過10厘米,直徑約為75萬件,直徑為1到10厘米。其中一些碎片,其中一些以每小時超過28000公里的速度繞地球運行。以這樣的速度,即使是小片也能產生強大的影響。

雖然低地的碎片數量已經增加,但在像重力這樣的電影中仍然很難看到發生了什麼。這是由於國際空間站的先進預警系統。

美國太空監視網例行監控大塊的太空垃圾。如果有危險,碎片進入國際空間站1公里的範圍,接近千分之一,空間站將會在聯盟號宇宙飛船的幫助下臨時停靠,暫時轉移到更高的軌道。這種情況大約每年發生一次。

到目前為止,國際空間站並沒有受到碎片撞擊的嚴重破壞,但為了防止這種情況發生,機組人員將進行常規減壓操作。在這些演習中,宇航員試圖確認和封存模擬泄露。如果空間站發生致命的斷裂,所有成員將被直接轉移到聯盟號宇宙飛船並返回地球。

在科幻劇集《無垠的太空》(The Expanse)中,低重力環境中成長的「小行星帶人」(Belters)比地球人更高、更瘦,並且很難應付地球的重力

無時無刻的微重力和輻射

假設你是一位宇航員,當你乘坐聯盟號飛船回到地球表面的時候,你或許會覺得危險已經過去,可以慶祝勝利了。

錯!事實上,科學家還遠未完全了解微重力對人體的長期效應,另一方面,我們已經知道微重力會帶來一些令人不快的負面影響。「微重力環境會損傷人體生理機能,主要是因為身體在太空中感受到的力與在地球上不同,」斯坦福心血管研究所所長Joseph C。 Wu說,「漂浮或者在太空中拉伸自己,並不需要像在地面上時用那麼大力,因為太空中沒有重力對抗你的動作。這會導致長期太空飛行時最嚴重的副作用之一:嚴重的骨質疏鬆。」

「微重力的另一個副作用是嚴重的肌肉損失,」Joseph C。 Wu補充道,「與骨骼一樣,無法藉助重力進行鍛煉,會使肌肉組織分解。」Wu目前正在對暴露於低地軌道環境後返回地球的細胞樣品進行分析,以研究微重力對心血管生理學和病理生理學的影響。在地球軌道上,心臟在推動血液循環時並不需要十分賣力。與任何不經常使用的肌肉一樣,心臟在這種情況下會出現萎縮,並且會變得更接近球形。

微重力對宇航員身體健康的破壞還體現在其他方面,並不只限於骨骼和肌肉的退化。在低重力環境下,體液也會表現出不同的特徵,並可能導致一系列問題,包括眼球後部的變形——最終可能會導致嚴重的視野模糊。2017年由NASA資助的一項研究結果顯示,太空旅行的長期影響可能更具有危害性。

通過將人體幹細胞移植到小鼠體內,美國維克森林再生醫學研究所(Wake Forest Institute for Regenerative Medicine)的科學家團隊模擬了相當於為期三年,行程約2.3億公里的往返火星之旅中受到的深空輻射。研究人員發現,漫長的太空旅行不僅可能削弱宇航員的免疫系統,而且會導致引發白血病的遺傳損傷顯著增加。

人類在太空中遭遇生命危險的事例很少。日新月異的科技使人類在太空中的存在變得相對安全(至少給人的第一印象如此)。然而,現實情況是,生命可能一個不小心就會殞沒在太空中。宇航員們都清楚這一點,然後義無反顧地前往太空。我們應當尊崇那些冒著生命危險,拓展人類科學邊界的個人,然後銘記國際空間站的訓言:離開地球,為了地球(off the Earth, for the Earth)。


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