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盤點宇航員最容在太空發生的一些致命意外

2016年美國宇航局曾宣布,他們正在監控一塊太空垃圾,因為它正朝著國際空間站移動。此前一天,美國的「亞特蘭蒂斯號」太空梭在其最後一次飛行任務中,剛好完成與國際空間站的對接;而在次日,國際空間站上的宇航員將按計划進行一次太空行走。這塊太空垃圾如果距離空間站太近將會造成危險,所幸它最終並未形成想像中的威脅。有人相信,這塊太空垃圾來自一顆已失效的俄羅斯人造衛星,目前它正環繞地球飛行。

一塊太空垃圾曾在距離國際空間站僅300米處飛過,也是迄今為止太空垃圾與國際空間站之間的最近距離,當時空間站機組成員不得不躲進了救生船中。自從蘇聯在53年前發射「人造衛星1號」以來,人類大約已經把超過1000萬塊垃圾留在了太空,這些環繞地球的垃圾分別來自舊火箭、被棄的人造衛星和導彈彈片等。據估計,僅在地球軌道中就有37萬塊較大的太空垃圾。

除了被太空垃圾撞擊,宇航員在太空中還可能面臨很多已知和未知的危險。下面介紹的是宇航員可能死在太空的五種最糟糕的方式,以及他們最不願意在太空碰到的五件事情。

科幻小說中通常如此描寫:一不小心,太空就會把你變成一根人肉冰棍。然而,科學事實並不支持這種說法。被吸進飛船艙體的一個洞中,或者在沒穿加壓服的情況下被推出氣壓過渡艙,肯定會造成嚴重後果,但不會把你變成人肉冰棍。

太空是缺乏氣體粒子的真空,因此你周圍沒有東西通過傳導或對流作用(像冷風那樣)拂走熱量,所以你只能通過熱輻射來失去熱量。如此來看,談論太空之冷沒有多大意義。事實上,太空是一種非常良好的熱絕緣體,能像熱水瓶保持水溫那樣讓你保持暖和。

雖然你身體的很多部分保持溫暖,但缺乏壓力會導致你舌頭上和鼻子里的水分迅速蒸發,因此你的舌頭和鼻子都會凍得僵硬。不過,到了那時你早就因為缺氧而走上了黃泉路,只留下一具仍然溫暖的遺體。

太空很冷

太空中有許多極其寒冷的行星,也有很多極其熾熱的行星和恆星,但太空本身是寒冷的。首先,太空中沒有什麼材料來吸收熱量。太空中每立方米只有大約1個光子,因此太空基本上就是真空。第二,與其間的星星數量相比太空太過巨大,離太陽最近的恆星也在4.3光年之外,恆星之間的距離都是這種概念,而星系之間相隔更遙遠——比如距離銀河系最近的另一個星系遠在2億光年之外。因此,深不可測、空空如也的太空真空幾乎接收不到來自任何星球的熱量。

火或許是人類面臨的最古老風險之一,但到了太空時代,火依然是一大威脅。1967年,在美國的「阿波羅1號」飛船發射前的一場測試中,

富含氧的飛船船艙突然起火併迅速擴散,3名宇航員身亡。1997年,俄羅斯「和平號」空間站上的氧氣供應發生故障引發火情,當時宇航員們不得不戴上緊急呼吸面具,並一度考慮撤離空間站。

在失重的太空中,火的燃燒變得與地球上大不相同。熱空氣不上升和缺乏對流意味著新鮮的氧不被吸入,因此在太空中不會發生在地球上常見到的那種兇猛大火。但是,悶燒且具有欺騙性的小火會在易燃設備之間蔓延,嚴重污染空氣並危及太空任務和宇航員性命。

飛船火災

需要特別指出的是,飛船外是不會燃燒的,因為太空是真空,沒有氧氣。由於沒有重力,飛船上的火焰是圓球形狀的。飛船上的火也不會持續多久,因為氧氣很快就會耗盡。在太空梭上進行的燃燒試驗證明,只要措施得當,飛船火情是能夠被控制住的。

在長期性的太空飛行任務中,你的一名機組同伴想殺死你這種事並非不可能發生。飛船上可能會讓你感受不堪重壓,因為起居艙狹窄,個人空間少,背景雜訊不斷,廁所難以使用,還有其他種種設施問題和風險。由於機組成員們常常距離很近,個人關係可能惡化,出現「太空艙狂躁症」的風險真的很高。

從美國的「生物圈2號」項目,我們已經有了這方面的教訓。「生物圈2號」是建在巨型密閉溫室群中的一個生態系統,它向居住在其中的8名志願者提供他們所需的一切食物、氧氣和水,以此模擬未來在火星上建立的人類定居點。儘管這8人在進入「生物圈2號」之前都是好朋友,但他們在裡面的關係變得很糟,甚至分成了兩個小集團,互不理睬對方,甚至就連眼神交流都沒有。

在執行真實太空任務的緊急情況下,團隊的分裂可能產生致命的後果,誰知道會不會有一名宇航員在被逼無奈下殺人?歷史上最嚴重的此類事件,也許發生在俄羅斯生物醫學問題研究所於1998~1999年實施的一次在地面模擬空間站生活的實驗中。雖然有關方面並未公布正式調查報告,但有多個消息來源說在實驗中發生了嚴重鬥毆和性侵犯。

要想保證機組和諧,可能需要挑選個性類型彼此匹配的機組成員,並且為他們提供大量可供消遣的方式。同樣是由俄羅斯生物醫學問題研究所主持的、目前正在進行中的「火星500」地面實驗,正在進行這方面的嘗試。「火星500」的實驗目的,是儘可能真實地模擬載人往返火星之旅過程中的狀況。從2010年6月開始,6名經過挑選、身體強健的男性「宇航員」被關進面積為20米×4米的實驗艙中,只能吃再水化(使脫水食物復水)的食物,以一定的信號遲延與「地球」聯繫(模擬火星與地球之間通訊的不同步)。

2011年2月,「發射」8個月後,「宇航員們」在沙坑中首次模擬在火星表面行走,為回程之旅作準備。迄今為止,「宇航員們」相處愉悅,沒有出現任何個人之間的不快。他們用書籍、視頻遊戲和卡拉OK來娛樂。鎖閉在飛船上怎樣度過漫長的500天(以現有技術,一次火星往返之旅所需時間)?就像一名俄羅斯「宇航員」在卡拉OK中所唱的「我要活下來」——必須始終堅定這樣的信念,也必須做到讓同伴都能活下來。

激烈矛盾

科學家認為,在長期性太空旅行中,人際關係緊張導致出事的可能性的確不能排除。

如果你的車出故障停在了路上,你叫輛搶修車來就可以解決問題。然而,如果你乘坐的飛船在登陸一顆外星後因為發動機故障啟動不了了,你就無法回到軌道中,更不要說回家了。

在完成歷史性的「阿波羅11號」

月面行走任務後,宇航員尼爾·阿姆斯特朗和巴茲·奧爾德林依賴一部上升引擎與正環繞月球運行的指令艙對接。如果上升引擎不能點火,那麼兩名宇航員就只能留在月面上,指令艙駕駛員邁克爾·柯林斯也將別無選擇,只能把兩名同伴丟在月球上,獨自返回地球。

飛船上設計有儘可能多的支持和重複(備用)系統,但太空飛行仍然擺脫不了內在的危險性。萬一出現差錯而把你留在了外星上,你就只能坐等氧氣耗盡,凄然離世。

魂歸外星

因種種原因,登陸外星後不能乘飛船返回地球,就只有死路一條。1969年,在「阿波羅11號」飛船登陸月球不到4個月時,好萊塢推出科幻片《被放逐》,這引起公眾對宇航員登上月面後的命運的擔憂。該片根據1964年一部同名小說改編,大意是:三位宇航員因飛船引擎故障而與飛船一起被放逐軌道中,拯救過程一波三折,其中一位宇航員為拯救他人而撕開宇航服自殺身亡,其他兩位已心智紊亂的宇航員最終被救回地球。該片奪得奧斯卡最佳視覺效果獎。

未來的太空探險者是否會面臨與揮舞射線槍的外星人(科幻作品中的常見場面)遭遇的危險?這個問題其實可以分為兩個問題:地球人遭遇外星文明的可能性有多大?外星人是否好戰?在其他星球上是否存在生命,這是現代科學面臨的最大奧秘之一。可是,就算擁有溫暖海洋的另一個可居住的世界真的存在,我們也不能確定在那裡智能生命演化出來的可能性有多大。最現實的期望是:在這顆星球上能夠發展出微生物生命,並演化成更複雜的形式,如果行星環境能保持足夠長久的「仁慈」,也可能演化出樹木和陸地動物,但不可能演化出智能生命。像視力和飛行能力這樣的重要創新在地球動物中間已經獨立演化出了許多次,但進行太空航行的智慧只演化出了一次(只有人具有這種智慧)。當然,如果在銀河系中的我們的附近就存在外星文明,那麼它們在技術上比我們高明得多的可能性是不能排除的。有人認為,不管是什麼物種,如果它們已先進得足以進行星際距離的旅行,那麼它們是不大可能具有挑釁性的,不然的話它們可能早就在一次核戰中消滅了自己。迄今為止,我們不能肯定這種觀點正確與否。不過,我們尋找外星人已超過50年,仍未發現任何智慧生命的跡象或信號。如此看來,就算你會被擊中,被地球人開槍擊中的可能性也遠遠大於被外星人的射線槍擊中。

射線槍戰

但科學家推測發生這種情況的可能性實在太小,一是外星人應該並不那麼好戰,二是就連外星人在哪裡我們都不知道(太陽系中肯定是沒有的,而搭載地球士兵到太陽系外的技術至今完全是空白)。

科幻小說中一個屢試不爽的主題是:行星際探險者到達另一個世界,結果被一種神秘的病毒感染蹂躪;或者,我們的太空探測器帶回來一種外星病原體,結果地球人慘遭塗炭。

太陽系中的其他世界被認為有可能提供了能支持微生物生存的環境,例如火星的塵土平原或木星的衛星歐羅巴(木衛二)的地下海洋。由於我們的免疫系統沒有遭遇過這類病原,所以我們對它們並沒有天然免疫力。由航海的歐洲殖民者帶到南美洲的(南美洲土著此前未曾遭遇過的)細菌,被認為消滅了大量的當地土著。

那麼,外星細菌感染地球人的可能性有多大呢?外星細菌感染地球人傷口的可能性是存在的,但你因此患上傳染病的可能性並不大。例如,早已適應了火星的寒冷、乾燥環境的火星細菌不能很好地對付人體的溫暖、濕潤環境。另外,病原和宿主之間常有很近的演化關係,這構成種間屏障,從而阻止了許多疾病從動物傳給人。在病毒和它侵犯的宿主之間這種關係更緊密,因此你大可不必擔心太空流感。

歐羅巴海洋

歐羅巴是距離木星第六近的木衛,也是太陽系中最大的天體之一,只比月球略小一點。歐羅巴主要由硅岩構成,可能有鐵核。它還有主要由氧構成的稀薄大氣層,表面由冰組成,是太陽系中表面最光滑的天體之一。歐羅巴表面的年輕和光滑,使得科學家猜測它存在地下海洋,因此也可能存在生命。未來數十年,探測器預計將對歐羅巴實施一系列探索,主要目的就是查明它是否存在地下海洋和生命。

如果在太空行走過程中你沒有抓住飛船的船體,或者你的磁靴子失靈脫離船體(許多科幻小說作者都以為飛船的船體幾乎全由鋁構成,殊不知鋁是沒有磁性的),你最好指望沒忘了把自己用鏈子拴在船體上。在沒有空氣阻力或引力將你拉回飛船的情況下,你將會以一個恆定的速度飄離飛船。你的最後幾小時將在緩慢得揪心的飄離中度過,你無力自拔,只能等待氧氣耗盡,飄向死亡。

不過,如果你當時正從事維修工作,手裡有一把扳鉗,那麼牛頓第三運動定律也可能會救你一命。用盡全力向相反方向甩扳鉗,反作用力有可能使你往飛船方向移動。但必須注意的是:一定要從你的臀部(你的身體質量中心附近)甩出扳鉗,否則你得到的將是一個迅速的倒栽蔥,這看起來或許很優美,能讓你得到體操滿分10分,但這隻會讓你在剩下的幾小時生命里感受到生不如死的眩暈。

太空行走

太空行走分有系纜和無系纜這兩種,其中無系纜太空行走迄今只進行過很少幾次,安全性和技術性可能是其中的主要原因。在有系纜太空行走或艙外活動中,系纜脫落是很可怕的事——你可能因此就飄進太空一去不復返了。進行無系纜艙外活動時,宇航員身上有人工操縱裝置,要是這個裝置失靈,後果同樣不堪設想。

一旦進入在地球大氣層和磁場保護範圍之外的太空,就沐浴在了被稱為宇宙射線的離子化輻射中。宇宙射線由加速至高能量的亞原子粒子構成,「加速器」則是太陽上發生的暴烈事件和遍布宇宙的恆星爆發事件。

宇宙射線對活細胞來說相當危險,暴露在宇宙射線中的宇航員可能會深受其害,包括晚年患上癌症或患上急性輻射病。參加「阿波羅」登月任務的宇航員只有一層薄薄的金屬皮來防護宇宙射線,他們實在是很幸運——要是當時的太陽粒子事件晚幾天或早幾天發生,多名機組成員就將遭遇致命的輻射量。經過失控的上吐下瀉,以及在飛船失重的狹小船艙中與其他瀕死者一起飄浮幾天後,死亡將是他們躲不掉的結局。

宇宙射線帶來的危險是載人航天的最大障礙之一。按現有技術,一次載人往返火星之旅要花大約兩年時間,在此期間宇航員不可能幸運到能避開一切太陽粒子事件。首趟載人前往火星之旅,很可能需要在飛船上設置一個「風暴避難所」。這是一個輻射防護層比飛船其他地方厚得多的小艙室,很可能需要用飛船的水或氫燃料箱來包裹它,這些東西會吸收來襲的宇宙射線。「風暴避難所」或許不比一個碗櫃大多少,但在一次太陽事件帶來的輻射粒子流量高峰期間,整個機組必須擠在裡面躲避好幾個小時。其他可能性包括製造一個人工迷你磁層,它會像一個導向盾那樣保護機組艙。

儘管在對付太陽粒子脈衝方面目前已有了計劃,但在防護星系宇宙射線方面我們幾乎還束手無策。星系宇宙射線能量很高,能穿透幾米厚的密集防護盾。雖然尚不清楚長期暴露於星系宇宙射線中的健康風險有多大,但科學家推測這些風險包括抑制免疫系統、造成白內障、對腦細胞和神經系統造成不可修復的損害等。星系射線流量很低,在一次性往返火星過程中,宇航員在後半輩子患上癌症或其他大病的風險只比正常情況下略微增加。但是,在更遠的未來,一旦人類在小行星上建立採礦基地,在月球和火星建立定居點,地球移民一生都暴露在宇宙輻射中,風險就會大得多。為防護宇宙輻射,這些外星定居點可能將建在地面下,或者建在像空空的熔岩管這樣的表面天然地貌中。

磁「傘」保護

來自太陽的超快帶電粒子對長期性載人太空任務——例如往返月球或火星之旅造成嚴重威脅,但未來的宇航員有可能得到一種磁「傘」保護,因為「傘」能讓飛船周圍的有害的太空輻射轉向,目前的實驗室測試已證明了這一點。這種方法實際上是模擬包裹地球的保護性磁場——磁層。不過,磁「傘」要投入實際應用至少還得等15~20年。

如果靠黑洞太近,你將獲得與造物主會面的最深刻的印象。陡峭的引力梯度意味著你將經歷無比強大的潮汐力——隨著你墜向黑洞,由於你的腳趾稍稍更靠近黑洞一點,所以腳趾會比頭部感受到更大的引力拉動,其結果就是:隨著你靠近黑洞,你的身體會變得越來越長也越來越薄,這一過程被科學家戲謔地稱為「細麵條化」。

對於超大質量黑洞(就像據說潛伏在銀河系中心的超大質量黑洞)來說,這個細麵條化的發生地點位於黑洞的視界以內。一旦一個物體進入黑洞的視界,這個物體的光線或信息就無法再逃逸。因此,如果你的同伴此刻正理智地待在安全距離外,他不會目睹到你的厄運。如果有什麼可以安慰你的話,那就是:在你墜入黑洞遭受宇宙牽引力終極折磨之前很久,來自環繞黑洞的吸積盤的超密集輻射可能早已把你烤化了。

墜入黑洞?

「黑洞吃人不吐骨頭」的說法是許多天文學家的共識,但黑洞存在的直接證據至今沒有找到,更不要說證實「黑洞會吞噬一切」的假說。也有一部分天文學家認為,「黑洞根本不會吞噬什麼。如果太陽突然變成黑洞,你會發現太陽一下子就消失了,與此同時你會迅速凍死。但臨死之際你會震驚地意識到一個事實:『什麼東西都會被黑洞吞噬』的說法是騙人的。地球會繼續環繞已變成『空洞』的太陽運行,就像以往一樣,只不過地球上會變得很冷。」

太空旅行者的最大恐懼,莫過於航天服或飛船裂縫後發生的迅速失壓。我們的身體已經適應了地球大氣壓,暴露在真空中會導致氣腔迅速膨脹和眼睛中的濕氣之類的非承壓體液沸騰。一旦失去氧氣,你就會在大約10秒鐘內失去知覺,一兩分鐘後死亡。不過,如果你及時得救並被拖回氣壓過渡艙,你也有可能存活下來。

在迅速失壓過程中,你最緊迫的擔憂就是被俘獲在你肺里的氣體使你的肺發生爆發性破裂。因此,最好的舉措就是狂喊,喊空你的肺。你的皮膚其實是相當不錯的天然增壓服:你的身體可以腫脹到正常狀態下的兩倍左右,雖然這可能會令你很不舒服,但你的身體肯定不會爆開。你的血液也不會沸騰——血管的彈性壓力將保持你的血液受壓足夠,因而不會在體溫下發生沸騰。然而,靠近你體表的許多毛細血管都將爆裂,因此你的眼睛充血將比任何酒鬼都厲害。此外,如果你直接暴露在陽光里,那麼你將遭遇很嚴重的晒傷。

一次典型的失壓事件發生在1965年,當時美國宇航局一名技術人員在一個真空艙中測試一件宇航服,不料真空艙出現漏氣。14秒後他就失去了知覺,幸好人們及時為真空艙充壓,從而挽救了他的性命。他的最後意識是,他注意到自己舌頭上的唾液在真空里沸騰著掉下。迄今為止,死在太空(而非死在高空)的唯一一批宇航員(航天員)是蘇聯「聯盟11號」機組的3名成員,死因是管道故障造成的失壓。所以,不管是設備失靈還是微型隕石撞擊,失壓都是宇航員面臨的最大危機之一。

紀念郵票

「聯盟11號」是首次造訪世界首座空間站——「禮炮號」航天站的蘇聯飛船。當飛船準備重入地球大氣層時機組艙失壓,3名航天員全部犧牲。圖為蘇聯為紀念這3名失事航天員而發行的郵票。

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