小學(xué)生太空知識(shí)

.小學(xué)生太空知識(shí)外太空指的是地球稠密大氣層之外的空間區(qū)域,并沒(méi)有明確的界線分野。一般定義為大約距離地球表面1000千米之外的空間。人類對(duì)外太空的好奇和探索從未停止過(guò)，中國(guó)“神五”、“神六”的成功發(fā)射標(biāo)志著中國(guó)對(duì)外太空的探索步入了世界的先進(jìn)行列。 外太空簡(jiǎn)稱太空，又稱為宇宙空間，指的是相對(duì)于地球天空中大氣層之外的虛空區(qū)域，外太空通常用來(lái)和領(lǐng)空(領(lǐng)土)劃分區(qū)別；雖然稱為空，卻也并非虛無(wú)縹緲。 太空和地球大氣層并沒(méi)有明確的邊界,因?yàn)榇髿怆S著海拔增加而逐漸變薄。假設(shè)大氣層溫度固定，大氣壓強(qiáng)會(huì)由海平面的1000毫巴，隨著高度增加而呈指數(shù)化減少至零為止國(guó)際航空聯(lián)合會(huì)定義在100公里的高度為卡門(mén)線，為現(xiàn)行大氣層和太空的界線定義。美國(guó)認(rèn)定到達(dá)海拔80公里的人為太空人，在太空船重返地球的過(guò)程中，120公里是空氣阻力開(kāi)始發(fā)生作用的邊界。首先，得糾正大伙一個(gè)觀念，所謂的太空行走，不是真的拿兩條腿在太空里走，你沒(méi)法走，太空哪有地啊，你根本就不能腳踏實(shí)地，你一出飛船，就處于真空狀態(tài)了，整個(gè)人都漂起來(lái)了，說(shuō)是太空行走，實(shí)際上那兩條腿，也就是蹬次蹬次，根本不起作用，真正起作用的還得是兩只手，這就跟游泳一樣，想游起來(lái)，完全得靠?jī)芍皇謩澥?，宇航員也一樣，太空行走，大部分時(shí)候，都是靠?jī)芍皇?，要么是拉根繩子，臍帶，要么就是拿兩手操作推進(jìn)裝置，至于兩條腿，完全就是起到平衡作用，起不到走路的作用。航天小知識(shí)：宇航員太空怎么過(guò)日子?航天服安全第一航天服是當(dāng)今最昂貴的服裝，僅成本就高達(dá)上百萬(wàn)乃至上千萬(wàn)美元。實(shí)際上，它是一套防護(hù)和應(yīng)急救生的復(fù)雜系統(tǒng)。大家知道，太空的微重力、高真空、高能粒子輻射的環(huán)境對(duì)人類生存來(lái)說(shuō)是十分惡劣 的。要讓航天員能夠抵御這種惡劣環(huán)境的危害，又能適當(dāng)活動(dòng)、操作設(shè)備，而且相對(duì)來(lái)說(shuō)要生活得比較舒適，航天服必須具有多種功能，設(shè)計(jì)制造極其復(fù)雜。航天服一般由服裝、頭盔、手套和靴子等組成。它可分為彈射救生服、艙內(nèi)航天服和艙外航天服；按服裝內(nèi)的壓力分，有低壓航天服與高壓航天服兩種；從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，可以分為軟式、硬式和軟硬結(jié)合式航天服。艙內(nèi)航天服。航天員在飛船艙內(nèi)活動(dòng)時(shí)常穿艙內(nèi)航天服。它一般是軟式航天服，由里往外共有6層。第一層是最貼身的一層，是由純棉布或棉麻布制成的內(nèi)衣褲，質(zhì)地柔軟、透氣。第二層是用羊毛制品或合成纖維片制成的保暖層。第三層是由微細(xì)管道連接在衣服上制成的通風(fēng)散熱系統(tǒng)。在人體與外界隔絕的情況下，它可以把人體產(chǎn)生的熱量、水汽和各種氣味排出體外。第四層是氣密加壓限制層，它用于充氣加壓，使身體有足夠的壓力。第五層是隔熱層，它由5至7層涂鋁的聚脂薄膜構(gòu)成，主要防護(hù)外部熱量往里輻射。最外一層是外罩層，它要求所用材料必須耐高溫，而且耐磨損力強(qiáng)。這種壓力服具有良好密封調(diào)壓、通風(fēng)散熱、排濕等功能和足夠的強(qiáng)度，并裝有小便收集裝置。如果船艙大氣壓力、氣體成分控制失效，艙內(nèi)航天服可作為應(yīng)急救生衣。艙外航天服。這是用于保證航天員出艙安全的服裝，它除有艙內(nèi)航天服的所有各層外，還有真空隔熱層、液冷服等。其中最外層除具有防高溫、防磨損和保護(hù)內(nèi)部各層的功能外，還具有防太陽(yáng)輻射的功能，以及連接其他裝置的接口。頭盔。頭盔由頭盔殼、面窗結(jié)構(gòu)和頸圈等組件構(gòu)成。頭盔有軟式和硬式兩種。其所用材料需具有強(qiáng)度大、抗沖擊和耐高溫等特點(diǎn)。手套和靴子。航天員的手套是通過(guò)腕圈與服裝連接的。手套都是據(jù)航天員個(gè)人手型制造的，各手指關(guān)節(jié)部位均有波紋結(jié)構(gòu)，跟手風(fēng)琴的風(fēng)箱一樣，彎曲活動(dòng)自如，便于航天員靈活操作設(shè)備。航天員的靴子由壓力靴和艙外熱防護(hù)套靴組成。踝部活動(dòng)關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)在壓力靴上，并與壓力服相連接。由于航天飛行中壓力的改變，航天服的靈活性是僅次于安全性的重大問(wèn)題，對(duì)靈活性的測(cè)試也是航天服設(shè)計(jì)加工過(guò)程中一項(xiàng)世界性前沿難題。為完成靈活性測(cè)試，有的國(guó)家不得不對(duì)航天服進(jìn)行部分拆解、打眼。我國(guó)科研人員研制成功一種名叫“宇航員關(guān)節(jié)阻尼力距機(jī)器人測(cè)試系統(tǒng)”，利用測(cè)量機(jī)器人的原理，將傳感器與測(cè)量系統(tǒng)融為一體，可以在不改變航天服任何結(jié)構(gòu)的狀態(tài)下，模擬人類感覺(jué)，檢測(cè)服裝各關(guān)節(jié)的靈活性，然后利用三維圖形仿真技術(shù)，將整個(gè)模型的建立過(guò)程及測(cè)量過(guò)程直觀逼真地反映出來(lái)，從而判斷航天服各個(gè)關(guān)節(jié)的靈活性是否符合要求。太空飯不好吃由于太空環(huán)境特殊，所以航天員的食品與我們?cè)诘厍蛏系氖称芬蟛煌?。在微重力下的狹小空間中生活和工作，航天員的口味變得很特別，胃口不好，消化能力變?nèi)酢Ｒ虼?，航天食品必須有足夠和合理的營(yíng)養(yǎng)成分；每天的食譜都要變化；食品必須嚴(yán)格符合衛(wèi)生要求，杜絕食源性疾病的發(fā)生；還要讓航天員進(jìn)食方便，容易儲(chǔ)存。根據(jù)專家介紹，對(duì)于短期和中長(zhǎng)期載人飛行，給航天員提供的主要是攜帶式食品；對(duì)于長(zhǎng)期載人飛行，則提供長(zhǎng)期生物再生食品。攜帶式食品按用途可分為食譜食品、儲(chǔ)備食品和救生食品；按加工類型、使用方法和具體用途則可分為復(fù)水食品、熱穩(wěn)定性食品、干燥食品和輻射食品，其中除壓縮干燥食品為救生食品外，其余均為食譜食品。食譜食品是預(yù)先給航天員確定每天食譜、按食譜制成的各種便于食用和貯存的食品。如復(fù)水食品，實(shí)際上是一種低溫干燥食品，食品干燥后體積、質(zhì)量都很小，便于攜帶。這種食品包裝袋上都有一個(gè)單向注水閥門(mén)，食用前要先注入一定量的水。熱穩(wěn)定食品是經(jīng)加熱滅菌處理的軟包裝和硬包裝罐頭食品；冷凍冷藏食品是地面上凍好帶進(jìn)太空的，解凍后即可食用；輻射食品是經(jīng)過(guò)放射線殺菌后的食品，這種食品不易變質(zhì)。此外，還有一些特殊食品。例如當(dāng)飛行器發(fā)生故障時(shí)，航天員到艙外長(zhǎng)時(shí)間維修，這時(shí)航天員必須穿著帶有應(yīng)急食品的航天服。它通常是用鋁管包裝、放在頭盔頸圈內(nèi)一種叫供食器中的固體或半固體、流質(zhì)食品，供航天員在艙外活動(dòng)時(shí)食用。航天員在失重環(huán)境下，有兩種吃飯方法：一種是像在地面上就餐，自己把食物送到嘴里；另一種是讓食物飄在空中，人過(guò)去用嘴咬住它，吃飯時(shí)要閉著嘴，不能讓食物殘?jiān)舫鰜?lái)，否則食物殘?jiān)鼤?huì)飄在艙內(nèi)，很難清除，如果殘?jiān)晃霘夤芫吐闊┝?。喝水時(shí)也不能讓水灑到艙內(nèi)，否則它也會(huì)漂浮在艙內(nèi)，危及航天員和儀器設(shè)備的安全，所以在太空中的飲用水都是密封袋裝的，用軟管或?qū)χ鞌D著喝。 宇航員太空大小便示意圖 有些事情在地面上是不成問(wèn)題的問(wèn)題，可是在太空中就成了大問(wèn)題，大小便就是一個(gè)典型的例子。1961年5月5日，美國(guó)第一位航天員謝潑德坐在水星號(hào)飛船內(nèi)等待發(fā)射升空，由于技術(shù)原因發(fā)射被拖延了4個(gè)多小時(shí)，這時(shí)謝潑德向地面控制中心報(bào)告要求撒尿，因?yàn)樗锬蛞呀?jīng)憋了好長(zhǎng)一段時(shí)間，現(xiàn)在實(shí)在憋不住了。按原計(jì)劃，由于這次太空飛行的時(shí)間不長(zhǎng)，因此沒(méi)有必要為航天員準(zhǔn)備大小便設(shè)備，現(xiàn)在謝潑德突然提出要撒尿，給地面控制中心和工程技術(shù)人員一個(gè)措手不及。經(jīng)過(guò)同有關(guān)方面緊急磋商，地面控制中心最后決定，讓謝潑德直接往自己穿的航天服的褲子里尿。為太空飛行的航天員解決大小便問(wèn)題并不像在地面那樣簡(jiǎn)單，一方面是因?yàn)樘帐鞘е丨h(huán)境，人排出來(lái)的大小便不是往下流，而處于飄浮狀態(tài);另一方面是所有在太空的設(shè)備，都必須是體積小、重量輕、耗電少，這就給設(shè)計(jì)工作帶來(lái)極大的困難。因此地面上所有的個(gè)人衛(wèi)生設(shè)備在太空都不適用。大小便收集袋不好使用美國(guó)航宇局吸取謝潑德的教訓(xùn)，很快為航天員設(shè)計(jì)出一種在太空收集尿的裝置尿收集袋。這是一個(gè)小塑料袋，用帶子系在航天員的腰部，主要是收集小便。航天員返回地面以后，袋子被密封和拋棄。至于大便問(wèn)題，只好等待回到地面來(lái)解決。在雙子星座飛船中，在發(fā)射和著陸階段航天員還是帶著尿收集袋，但是在軌道飛行期間，大小便則分開(kāi)收集。小便使用尿收集裝置，這種裝置上有一根管子，管子的一頭放在航天服內(nèi)，外形與避孕套相似，要套在航天員的陰莖上，另一頭通到一個(gè)尿貯箱內(nèi)，尿貯箱又與太空相通，因此航天員的尿最后就撒到太空中。大便收集裝置也很簡(jiǎn)單，實(shí)際上就是一個(gè)長(zhǎng)塑料袋，它直對(duì)著航天員的屁股。阿波羅登月飛行情況雖然復(fù)雜，但航天員仍然使用雙子星座航天員用的大小便收集裝置，只是作了一些小改進(jìn)。小便收集袋的改進(jìn)是接尿管可以不跟身體直接接觸，這項(xiàng)改進(jìn)雖然不大，但是最讓航天員滿意。另外，在水星和雙子星座飛行中這種尿收集袋是一次性使用的，而在阿波羅飛行中改為可多次使用，并要求這種袋子不僅容易帶上去而且容易取下來(lái)。阿波羅航天員除了帶著尿收集袋外，還要穿著大便收集褲。兩者都穿在液冷通風(fēng)服之外。尿收集袋是系在航天員腰部，穿在大便收集褲外邊。尿收集袋有一根排尿管，無(wú)論航天員是穿著航天服或是脫掉航天服，只要把這根管子與飛船的廢物處理系統(tǒng)相接，袋中的尿即被排空。不過(guò)如果航天員是在指令艙內(nèi)，這些尿最后都被排放到太空中，但如果是在月面上，這些尿就不能排放到月面上，而應(yīng)該暫時(shí)儲(chǔ)存起來(lái)。大便收集褲顧名思義就是一條特制的短襯褲，褲內(nèi)有一個(gè)裝大便的塑料袋，航天員的大便就是拉在這個(gè)塑料袋里。但在失重條件下使用這種大便袋有一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題，就是大便處于飄浮狀態(tài)，總是在屁股附近，因此航天員不得不用手將它推開(kāi)。另外，大便袋旁邊還有一個(gè)小袋子裝有殺菌液，航天員大便完后要用手將這個(gè)小袋子擠破，讓殺菌液噴灑到整個(gè)袋子內(nèi)。大便完后，航天員還要將袋子密封好，儲(chǔ)藏在飛船內(nèi)的特定地方，以便帶回地面來(lái)處理。使用這種袋子拉成形的大便還算可以，但如果遇到拉不成形的大便或是拉稀，問(wèn)題就麻煩了。在“阿波羅”飛行中為了更好地解決大便問(wèn)題，航宇局要求航天員在發(fā)射前盡量吃一些低殘?jiān)氖澄?，同時(shí)服用一點(diǎn)通便藥，也就是說(shuō)在發(fā)射之前盡量將大便排凈;而在飛行期間，除了繼續(xù)吃低殘?jiān)氖澄锿猓€服用一點(diǎn)減少腸蠕動(dòng)的藥或止瀉藥，以減少排便次數(shù)。航天飛機(jī)和空間站上的廁所與載人飛船上的個(gè)人衛(wèi)生設(shè)備相比，航天飛機(jī)和國(guó)際空間站上的個(gè)人衛(wèi)生設(shè)備真是“鳥(niǎo)槍換炮”。在航天飛機(jī)和國(guó)際空間站上，美國(guó)航宇局為航天員設(shè)立了廁所，航天員在這種太空廁所內(nèi)不再使用尿收集袋和大便袋，而是使用太空馬桶。在航天飛機(jī)飛行中，如果不是在發(fā)射和返回著陸階段，航天員是不穿航天服的，因此可以像在地面上一樣上廁所。在航天飛機(jī)上，太空廁所位于軌道飛行器乘員艙的中層甲板上。廁所有兩道門(mén)，門(mén)上都掛有門(mén)簾，由于航天員中有男有女，這樣就給航天員提供一個(gè)保護(hù)隱私的空間。太空廁所中安裝的馬桶與地面上使用的也不一樣。由于太空是失重環(huán)境，水不會(huì)往下流，因此不能使用抽水馬桶，而是使用“抽氣馬桶”。這種“抽氣馬桶”是靠氣流將大小便帶走，因此使用這種馬桶時(shí)，屁股一定要跟馬桶的邊緣貼緊，使馬桶內(nèi)完全密封。如果密封不嚴(yán)，里面的氣流就無(wú)法將糞便帶走。在“抽氣馬桶”內(nèi)大小便是分開(kāi)收集的。馬桶的前端有一個(gè)漏斗狀的適配器，可以將小便收集和輸送到小便桶中?！俺闅怦R桶”不分男女，但適配器則分男女。在太空拉大便不是一件容易的事情，航天員必須經(jīng)過(guò)專門(mén)的訓(xùn)練。因?yàn)橹醒肟椎闹睆街挥?0厘米大，航天員必須將肛門(mén)對(duì)準(zhǔn)中央孔，將大便拉出來(lái)，才算操作成功。為了訓(xùn)練航天員拉大便，美國(guó)約翰遜航天中心還專門(mén)設(shè)計(jì)了一個(gè)馬桶訓(xùn)練器。在訓(xùn)練器的馬桶內(nèi)裝有一臺(tái)電視攝像機(jī)，當(dāng)航天員坐在馬桶上時(shí)，通過(guò)電視，可以看到自己的肛門(mén)是否對(duì)準(zhǔn)中央孔。通過(guò)訓(xùn)練，航天員一定要記住自己屁股與馬桶座部的相對(duì)位置。航天員大便時(shí)，如果不注意未將屁股對(duì)準(zhǔn)中央孔，大便就可能從馬桶中飄出來(lái)，在艙內(nèi)到處亂飛，就像“天女散花”，太空生活可就成了一場(chǎng)災(zāi)難。2007年美國(guó)航宇局作出一項(xiàng)驚人決定，花1900萬(wàn)美元購(gòu)買(mǎi)俄羅斯的太空廁所。這個(gè)廁所將于2008年送到國(guó)際空間站上，準(zhǔn)備安裝在國(guó)際空間站的美國(guó)站艙內(nèi)。在新廁所啟用之前，所有航天員都是使用安裝在俄羅斯站艙內(nèi)的一個(gè)太空廁所。美國(guó)航宇局的官員說(shuō)，訂購(gòu)新廁所的原因并不是原來(lái)的廁所不夠用，而是為了節(jié)約用水。新廁所的最大優(yōu)點(diǎn)是可以將尿和其它廢水經(jīng)過(guò)處理，變成可飲用水。因?yàn)樵谔?，水的運(yùn)輸費(fèi)用是非常昂貴的，如果能將尿和廢水變成可飲用水，這將節(jié)約很大的一筆費(fèi)用。因此盡管從俄羅斯購(gòu)買(mǎi)太空廁所比較昂貴，但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看還是合算的。至于為什么要從俄羅斯購(gòu)買(mǎi)，航宇局的官員說(shuō)，如果我們自己研制和設(shè)計(jì)，不僅費(fèi)用更高，而且由于研制周期長(zhǎng)，不可能近期提供給美國(guó)航天員使用。航宇局的“秘密武器” 強(qiáng)力吸尿褲航天員在太空飛行期間可以使用太空廁所，但是在航天飛機(jī)發(fā)射和著陸以及在太空行走期間，航天員又是使用什么東西解決大小便問(wèn)題?現(xiàn)在在美國(guó)，無(wú)論是男航天員或是女航天員，在航天飛機(jī)發(fā)射和著陸以及在太空行走期間，都穿著一種稱為“強(qiáng)力吸尿褲”的短襯褲，以解決小便問(wèn)題。當(dāng)航天員需要小便時(shí)，直接將小便尿在強(qiáng)力吸尿褲上，等回到地面上或是回到氣閘艙以后，將這種褲子扔掉即可。航天飛機(jī)發(fā)射前，航宇局發(fā)給每名航天員三條強(qiáng)力吸尿褲，一條在發(fā)射時(shí)穿用，一條在著陸時(shí)穿用，還有一條留作備用。航天員在太空行走前，也要穿上這種褲子，一般是貼身穿，穿在液冷通風(fēng)服的里面。這種強(qiáng)力吸尿褲外形像普通的運(yùn)動(dòng)短褲，不過(guò)它有極強(qiáng)的吸水能力，一條褲子能吸附2升多的尿。這種褲子能強(qiáng)力吸尿的原因是褲內(nèi)縫有一層稱為聚丙烯酸鈉的化學(xué)織物，這種化學(xué)織物能吸附比自身重量重一千倍的水。1988年美國(guó)女航天員開(kāi)始穿用這種強(qiáng)力吸尿褲，后來(lái)男航天員也跟隨穿用，因?yàn)槟行源┲埠苁孢m，尿也不會(huì)溢漏出來(lái)。據(jù)說(shuō)在上世紀(jì)80年代，美國(guó)航宇局為航天員訂購(gòu)了3200條這種強(qiáng)力吸尿褲，至今尚未用完。一般人只知道航天員在太空行走時(shí)穿這種強(qiáng)力吸尿褲，實(shí)際上在航天飛機(jī)準(zhǔn)備起飛時(shí)，航天員是半躺在座椅上的，這時(shí)下肢抬高，頭在下面。由于這種姿勢(shì)會(huì)給大腦一種人體胸部充血的感覺(jué)，從而反射性的增加排尿。因此航天員一般在這種時(shí)候都想要上廁所，所以這時(shí)他們也需要穿這種褲子。在美國(guó)航宇局公開(kāi)發(fā)表的文獻(xiàn)里，男航天員在太空行走期間是使用尿收集裝置，而女航天員則是穿一種一次性使用的能吸尿的短褲樣的東西，從來(lái)沒(méi)有提到“強(qiáng)力吸尿褲”這個(gè)名詞。一直到2007年2月，美國(guó)女航天員麗薩諾瓦克因犯謀殺情敵罪被捕，人們才知道航宇局有強(qiáng)力吸尿褲這種東西，并將它簡(jiǎn)稱為“太空尿褲”。麗薩諾瓦克為了去謀殺情敵，曾驅(qū)車(chē)1440千米，連續(xù)駕駛14個(gè)小時(shí)，途中沒(méi)有一次停留。當(dāng)記者問(wèn)她難道途中連廁所也不上?她說(shuō)她身上穿著強(qiáng)力吸尿褲。自此美國(guó)公眾才知道他們的航天員在太空行走中身穿這種“神奇”的太空尿褲。不