宇航員在失重環(huán)境中的衣食住行.ppt

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宇航員在失重環(huán)境下的 衣 食 住 行 太空環(huán)境簡介 自宇宙大爆炸以后 隨著宇宙的膨脹 溫度不斷降低 現(xiàn)在 太空已成為高寒的環(huán)境 平均溫度為零下270 3 在太空中 各種天體也向外輻射電磁波 許多天體還向外輻射高能粒子 形成宇宙射線 如太陽有太陽電磁輻射 太陽宇宙線輻射和太陽風 太陽宇宙線輻射是太陽在發(fā)生耀斑爆發(fā)時向外發(fā)射的高能粒子 而太陽風則是由日冕吹出的高能等離子體流 許多天體都有磁場 磁場俘獲上述高能帶電粒子 形成輻射很強的輻射帶 如在地球的上空 就有內(nèi)外兩個輻射帶 由此可見 太空還是一個強輻射環(huán)境 太空還是一個高真空 微重力環(huán)境 重力僅為百分之一到十萬分之一g g 重力加速度 而人在地面上感受到的重力是1g 衣 一件衣服價值千萬美元 航天服按功能可分 艙內(nèi)航天服艙外航天服 太空噴氣背包 安在宇航員的背上 宇航員可以通過扶手上的開關控制24個微型噴嘴 噴射出背包里的壓縮氮氣 從而形成各個方向大小不同的反推力 實現(xiàn)不同方向的移動 這種背包高約1 25米 寬約830毫米 總重150公斤 內(nèi)裝12公斤液氮 共有24個噴嘴 它像一把沒有坐位的椅子有了這種噴氣背包 宇航員就能在茫茫太空中隨心所欲地翻筋斗 旋轉(zhuǎn) 向上 向下 向前 向后地自由移動了 吃 最容易的事變得復雜奇妙 吃飯 喝水對于生活在地球上的人來說 是一件再平常不過的事了 但在失重環(huán)境下的太空生活 宇航員的飲食就變得十分復雜而且特別奇妙 可以說 宇航員的營養(yǎng)需求 食品制備 供給和他們的進食方式等都有一定的特殊性 與他們在地面生活的飲食有著很大的不同 航天食品從本質(zhì)上講與地面普通食品是一樣的 都是為人體提供能量和營養(yǎng) 宇航員攜帶的航天食品應盡可能重量輕 體積小 如營養(yǎng)好的干化餅干和干化香腸 吃時用水泡一下 即可恢復到與新鮮食品相近的味道 航天食品除了要能經(jīng)受住航天特殊環(huán)境因素的影響 如沖擊 振動 加速度等的考驗而不失效外 還必須針對宇航員在失重條件下生理改變的指數(shù)對膳食的營養(yǎng)素作適當調(diào)整 如肌肉萎縮就要求食品必須提供充足的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì) 骨質(zhì)丟失則要求食品提供充足的鈣以及適宜的鈣磷比例和維生素等 食物全部都是經(jīng)過真空包裝的 宇航員在航天飛行活動中如何進食 對他們來說是一個不小的考驗 在失重條件下 一杯盛滿水的杯子朝下朝上放都一樣 杯子里的水不會自動飄浮或灑落出來 如果放在桌子上 杯子會連同水一起飛起來 所以說 宇航員在地面上原有的吃飯 喝水習慣到了太空就完全不能適用了 一般來講 各種食物 零件 用具等都是固定好了的 宇航員從食品柜里拿出食品后 要把裝食品的復合塑料膜袋剪開一個小口 把叉子和筷子伸進口袋里叉著往嘴里送 為了防止食品碎屑到處飄飛 影響宇航員或設備的正常工作 這種食品往往都用小包裝 制成與口大小相近的方塊 長方塊或小球狀的 一口吃 食品 吃時不必再切開 如果宇航員要喝水 吃湯 羹 汁 果醬時 直接從塑料口袋或牙膏狀的軟鋁管里 一點一點往嘴里擠就可以了 隨著火箭技術的發(fā)展 宇航員從地面帶去的食品可以豐富些了 如濕食品或半濕食品的帶汁火雞 牛肉等 它們的水分含量和地面吃的正常食品相同 現(xiàn)在 宇航員們在太空艙里已經(jīng)可以使用微波加熱器來烘烤食物了 這種微波加熱器與地面上使用的加熱器有所不同 它上面有一些特制的凹進去的小格 為了防止加熱時食物飄浮起來 需要加熱的食物都必須固定在這些小格內(nèi) 插上電源后 一會兒就可以將食物加熱到可口的程度 有了它 宇航員們就可以品嘗到熱烘烘 香噴噴的紅燒牛肉 炒蛋 豬排等食物了 其口感與在地面沒有多大區(qū)別 住 密艙生活考驗技巧 宇宙環(huán)境是極為惡劣的 對人體有害的主要因素是高真空 高缺氧 宇宙輻射 溫度差異等 在這樣的環(huán)境中宇航員是無法生存和工作的 于是 科學家研制出了一種與外界隔絕的密閉環(huán)境座艙用來保護宇航員 供宇航員居住 生活和工作的密閉艙是宇宙飛船上的一個主要部分 是保證宇航員身體健康的環(huán)境控制與生命保障系統(tǒng) 生命保障系統(tǒng)最為重要的是供水系統(tǒng) 它必須的主要任務是供給宇航員生活用水和飲食用水 密閉艙是一個狹小的環(huán)境 對不斷產(chǎn)生的污染物加以凈化 以維持艙內(nèi)空氣新鮮 保證宇航員的身體健康 由于失重飄浮 宇航員行動起來不像在地面上那樣自如 坐立不穩(wěn)搖搖晃晃 稍一抬頭仰身就有可能來個大翻身 彎腰時又可能翻筋斗 所以一切動作都得小心翼翼 航天飛行中 睡袋一般固定在飛船內(nèi)的艙壁上 在失重時分不清上和下 站著躺著睡都一樣 所以宇航員既可以靠著天花板睡 又可以筆直地站著靠墻壁睡 只要他高興 為了防止無意中觸及開關 他們睡覺時必須把雙手束在胸前 宇宙空間中的睡覺姿勢很特殊 失重時 身體完全放松會自然形成一種弓狀姿勢 在空間軌道站上 宇航員已可享受分隔式臥室和床 但他們在睡覺時必須把自己捆在床上 以免翻身時因失重而飄離 宇航員睡覺 另外 在宇宙中航行的宇航員和地球上的人一樣 也需要有個人清潔衛(wèi)生的處理 如刷牙 洗臉 洗澡 大小便等等 但這一切都需要有特殊的設施和技巧 比如在失重時刷牙 牙膏泡沫很容易飄浮起來 水珠在艙內(nèi)飛飄 會影響人的健康和儀器正常運轉(zhuǎn) 為防止這個問題 美國采用一種特制的橡皮糖 讓宇航員充分咀嚼以代替刷牙 達到清潔牙齒的目的 宇航員洗澡時 需要將耳朵塞上 帶上護目鏡 就像潛水員一樣 當人進入浴室 還要穿上固定的拖鞋 這樣就不會飄浮起來了 美國 奮進 號航天飛機上裝備有一種太空馬桶 造價高達2340萬美元 這種馬桶可貯存處理更多糞便 有獨立的尿液分離器 可將尿和糞便分開處理 馬桶上的氣流導引裝置 解決了失重條件下人體排泄的困難 宇航員日常大小便 行 防止成為茫茫太空的人體衛(wèi)星 由于太空處于真空狀態(tài) 沒有大氣層的保護 溫度變化也很大 太陽照射時溫度可高于100 無陽光時溫度可低于 200 同時還存在著能傷害人體的各種輻射和微流星體 因此在太空行走時 必須身穿特制航天服 同時 由于宇宙飛船 空間站 航天飛機這些載人航天器密閉艙內(nèi)的人造氣壓 空氣組成基本與地面相同 故人體內(nèi)吸有一定量的氮氣 而航天服內(nèi)的氣壓較低 僅為大氣壓的27 5 宇航員如果猛然出艙 遇到低的氣壓后血液供應會較差 溶解在脂肪組織中的氮氣游離出來卻不能通過血液帶到肺部排出而形成氣泡 因此可能造成氣栓堵塞血管 引發(fā)嚴重疾病 所以宇航員出艙前需要吸取純氧將體內(nèi)氮氣排出 以免隱患 在太空行走的宇航員圍繞地球高速運行時 在廣袤的空間中沒有參照物 無法分清物體的遠近大小 速度快慢 如無保險措施 就可能會丟失在茫茫太空中而成為人體衛(wèi)星 再加上載人航天器和自己都在運動 宇航員有時會被搞得暈頭轉(zhuǎn)向 亦有可能出現(xiàn)危險 所以太空行走需要采取保險措施 身系安全帶 安全帶猶如嬰兒的臍帶將宇航員與航天器連接起來 以防宇航員在太空中走失 1984年2月7日 美國的 挑戰(zhàn)者 號航天飛機在進行第11次飛行時 宇航員布魯斯 麥坎德里斯穿著一種帶助推裝置的航天服 首次在不系安全帶的情況下在太空中自由行走了95分鐘 捕獲了已經(jīng)停止工作的 太陽峰年 號人造衛(wèi)星 并對其進行修理 排除故障后又將其重新送回軌道 布魯斯完成了航天飛機首次捕獲衛(wèi)星的任務 這次太空行走也為人類在太空中的活動開創(chuàng)了新的天地 但為了保險起見 現(xiàn)在宇航員仍被要求系安全帶 萬一宇航員不能自己走回航天飛機 可以用牽引纜索把他拉回來