国际空间站
国际空间站(ISS)是人类在太空中建造的最大结构。它在地球上方约400公里处运行,以大约每小时28,000公里的速度飞行,每90分钟绕地球一圈。来自许多不同国家的宇航员自2000年以来一直在国际空间站上生活和工作。空间站大约有一个美式足球场那么大,有睡觉、锻炼、吃饭和进行科学实验的房间。它是一个漂浮的实验室,科学家在那里研究长时间在太空中会发生什么样的人体变化。
国际空间站上的宇航员每天吃三顿饭,但用餐时间看起来与你在家里的经历大不相同。大多数食物装在密封袋或罐头里,宇航员在吃之前向脱水餐食中加水。在微重力下,面包屑和液体会漂浮,所以宇航员避免吃普通面包等容易掉渣的食物,而是用玉米饼代替。新鲜水果和蔬菜是稀罕的美食,每隔几个月由补给飞船运来。来自不同国家的宇航员经常分享他们最喜欢的食物,让用餐成为了解其他文化的机会。
在太空中,没有"上"或"下",所以宇航员可以朝任何方向睡觉。他们把自己拉进固定在墙上的睡袋里,这样就不会漂来漂去撞到设备。大多数宇航员每晚在大约电话亭大小的小型船员舱里睡六到八个小时。一些宇航员说,在太空中睡觉感觉像漂浮在云上,因为没有任何东西压在他们的身体上。国际空间站的机组人员遵循基于格林威治标准时间的时间表,以保持正常的昼夜作息规律,尽管他们每24小时看到16次日出和日落。
如果没有重力拉动他们的肌肉和骨骼,宇航员会很快失去力量。这就是为什么国际空间站的每个船员成员每天必须使用特殊机器锻炼大约两个小时。他们使用带有弹力绳的跑步机(绳子将他们固定在跑步机上)、固定自行车和使用真空气缸代替实际重量的举重机。研究表明,如果不定期锻炼,宇航员每月可能会损失高达1到2%的骨密度。在太空中保持健康不仅仅是为了感觉良好——它帮助宇航员保持足够健康,以便在返回地球时能够重新行走。
在太空中生活几个月或几年会给人体带来真正的挑战。没有重力,体液会向头部转移,可能导致头痛和视力问题。宇航员还面临来自宇宙射线的更高水平辐射,因为他们在地球保护大气层的上方。NASA的双胞胎研究比较了在太空中待了近一年的宇航员斯科特·凯利和留在地球上的他的双胞胎兄弟马克,发现斯科特的基因表达和免疫系统发生了变化。科学家们正在努力解决这些问题,然后再将人类送上前往月球和火星的更长任务。
国际空间站使用先进技术让宇航员在太空真空中存活。一个名为环境控制和生命支持系统的系统循环利用空间站上约90%的水,包括汗液中的水分甚至尿液。氧气由一台通过一种叫做电解的过程将水分子分解成氢和氧的机器产生。宇航员呼出的二氧化碳由化学洗涤器从空气中去除,以免积聚到危险水平。这些循环利用系统至关重要,因为从地球运送水和空气每磅要花费数千美元。
国际空间站上最激动人心的实验之一是学习如何在微重力下种植植物。NASA的Veggie实验已在空间站上成功种植了生菜、萝卜和辣椒。植物需要特殊的LED灯和精心控制的浇水系统,因为在微重力下水会形成漂浮的水球,而不是渗入土壤。学习在太空种植食物对未来的火星任务很重要,因为那里单程旅行可能需要六到九个月。如果宇航员能种植自己的新鲜食物,他们需要携带的补给就会减少,并能获得重要的维生素和营养物质。
世界各地的太空机构正在计划让人类在太空中生活更长的时间。NASA的阿尔忒弥斯计划旨在建造一个名为"门户"的空间站,它将绕月球运行,作为前往火星任务的中转站。私营公司也在设计太空站,有朝一日可能欢迎游客和研究人员入住。科学家们正在研究宇航员是否可以利用月球或火星上发现的资源,比如水冰和矿物,来建造庇护所和制造燃料——这个概念称为原位资源利用。长期在太空生活需要解决许多挑战,但每一年都让我们更接近成为一个生活在地球之外的物种。