聶海勝、劉伯鳴、湯洪波三位宇航員在天和空間站上已經(jīng)呆了6個(gè)月,并且在9月17號(hào)乘神舟號(hào)宇宙飛船重返地球。
在這6個(gè)月時(shí)間,地球上發(fā)生了很大的變化,美國(guó)撤軍塔利班掌權(quán),而且對(duì)于中國(guó)人來(lái)說(shuō)最大的變化是教育培訓(xùn)不存在了,學(xué)區(qū)房突然大幅度降價(jià),但是這些都是可以通過(guò)時(shí)間來(lái)改變的。
唯一不能改變的,這三位宇航員的身體可能因在太空中微重力環(huán)境長(zhǎng)期駐留,可能會(huì)留下永久的損傷,其中最重要的就是骨質(zhì)會(huì)流失。
宇航員進(jìn)入太空,最初幾天之內(nèi)骨質(zhì)就開(kāi)始流失,最嚴(yán)重的損失發(fā)生在進(jìn)入太空中第2個(gè)月和第5個(gè)月。宇航員從太空返回地球之后,在幾個(gè)月之內(nèi)會(huì)恢復(fù)大部分的骨質(zhì),但并不是全部。
目前對(duì)于微重力環(huán)境讓人骨質(zhì)流失的原理,有幾個(gè)假設(shè),但是全部的機(jī)制仍然沒(méi)有完全弄清楚。
不久的將來(lái),可以重復(fù)使用的運(yùn)載火箭就會(huì)進(jìn)入載人宇航系統(tǒng),進(jìn)入太空成本不斷降低,最終普通人將有機(jī)會(huì)進(jìn)入太空。
但是對(duì)于普通人來(lái)說(shuō),長(zhǎng)期逗留在微重力環(huán)境引起的各種問(wèn)題,是不能承受的。
所以專(zhuān)業(yè)的宇航員仍然需要特殊選拔。
人類(lèi)大規(guī)模進(jìn)入外太空,需要在太空中重建重力系統(tǒng)。
那么在太空中重建重力系統(tǒng)到底難不難呢?準(zhǔn)確的來(lái)說(shuō),重建重力系統(tǒng)的難度并不在于創(chuàng)造這個(gè)物理量本身。
根據(jù)物理學(xué)的等效原理,引力場(chǎng)的局部完全等價(jià)于做加速運(yùn)動(dòng)的慣性系。
圓周運(yùn)動(dòng)就是一種加速運(yùn)動(dòng),可以讓航天器在太空中旋轉(zhuǎn)來(lái)制造重力環(huán)境。
通常在科幻中題材中才出現(xiàn)的那種環(huán)形的空間站,就是可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)來(lái)制造重力。
但是,建立巨大的環(huán)形旋轉(zhuǎn)空間站有非常多的難題。
在反重力宇宙飛船出現(xiàn)之前,不能在地面上直接發(fā)射如此龐大的設(shè)備。
一個(gè)直徑100米的環(huán)形空間站,必須分成若干段在地面上發(fā)射升空,在太空中現(xiàn)場(chǎng)組裝。
在真空和微重下進(jìn)行作業(yè)是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn),尤其是組裝復(fù)雜的設(shè)備。
目前不管是中國(guó)的空間站還是國(guó)際空間站,宇航員在外太空能夠進(jìn)行的最復(fù)雜活動(dòng),也僅限于把某些設(shè)備進(jìn)行移位和接口的簡(jiǎn)單對(duì)接。
這和全靠人力在太空中制造一個(gè)龐大的航天器,完全不是一個(gè)級(jí)別的。
當(dāng)然,我們可以采取各種輔助性的措施,制造一些在太空中工作的機(jī)器人來(lái)完成這個(gè)工作。雖然這是可以想象的,但是操縱這些機(jī)器人仍然需要人力。
總的來(lái)說(shuō),在太空中進(jìn)行復(fù)雜生產(chǎn)活動(dòng),人類(lèi)目前還沒(méi)有這個(gè)能力。
除此以外,在太空中制造巨大旋轉(zhuǎn)空間站,還面臨著一個(gè)問(wèn)題,就是和宇宙飛船的接駁、對(duì)接的問(wèn)題。
在太空中飛行的旋轉(zhuǎn)空間站,不僅具有相對(duì)的線速度,還具有繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。
所以,與之對(duì)接的航天器也必須具有一個(gè)同時(shí)繞軸旋轉(zhuǎn)的角速度。
當(dāng)然,在這種太空旋轉(zhuǎn)空間站中間肯定會(huì)存在一根軸,用來(lái)接駁宇宙飛船,可以大幅度降低對(duì)接的難度。但是對(duì)于現(xiàn)在的對(duì)接系統(tǒng)來(lái)說(shuō),仍然沒(méi)有準(zhǔn)備好去和一個(gè)旋轉(zhuǎn)的物體對(duì)接。
宇航員進(jìn)入一個(gè)旋轉(zhuǎn)的空間站,也面臨著很多的問(wèn)題。從軸向進(jìn)入是零重力,但是接近于旋轉(zhuǎn)航天艙的時(shí)候,重力會(huì)增加。
對(duì)于宇航員來(lái)說(shuō),進(jìn)入人造重力空間航天艙,相當(dāng)于從一個(gè)幾十米高的梯子往下爬,受傷的危險(xiǎn)比較大。
一個(gè)微小的物體掉進(jìn)航天艙,也有可能擊穿航天艙。重力梯度對(duì)于航天器的結(jié)構(gòu)損傷可能是危險(xiǎn)的。
而且,還有一個(gè)非常重要的問(wèn)題,就是宇航員出艙非常麻煩。
在不旋轉(zhuǎn)的空間站上,宇航員
但是在旋轉(zhuǎn)的空間站上,宇航必須依靠一個(gè)系留纜繩才能維持相對(duì)靜止。
宇航員在外太空會(huì)有俯視太空的感覺(jué),恐高癥的人會(huì)覺(jué)得自己被一根繩子吊在無(wú)底深淵的上空。
隨著轉(zhuǎn)動(dòng),這個(gè)纜繩很可能和某些物體纏繞,帶來(lái)危險(xiǎn)。如果斷掉,宇航員會(huì)被甩進(jìn)太空。
宇航員也可以維持航天器的
要減少由于旋轉(zhuǎn)制造重力而帶來(lái)的一系列危險(xiǎn)性,唯一的途徑就是把旋轉(zhuǎn)空間站
半徑100米的環(huán)形空間站,制造0.5G的重力,每秒鐘要轉(zhuǎn)12度;半徑1000米的航天艙,制造0.5G重力,每秒鐘要轉(zhuǎn)4度;半徑是10公里的環(huán)形空間站,制造0.5G的重力,每秒鐘需要轉(zhuǎn)1.3度。
對(duì)于出艙的宇航員來(lái)說(shuō),在半徑是10公里的環(huán)形空間站附近工作,才比較安全。
但是直徑20公里的巨大空間站,是目前人類(lèi)想都不敢想的。
我們看到宇航員從外太空返回地面,出艙都是被人抬出來(lái)的,假如所有人同時(shí)進(jìn)入外太空,返回地面,誰(shuí)把我們抬出來(lái)?
所以,雖然space X公司的廉價(jià)運(yùn)載火箭可以讓普通人進(jìn)入太空幾日游。但是,建造巨大的太空城市不只是技術(shù)問(wèn)題,還涉及人類(lèi)的生理適應(yīng)性。
人類(lèi)進(jìn)入外太空,每個(gè)月的骨質(zhì)會(huì)流失1%~2%,6個(gè)月會(huì)流失10%左右。所以,如果要成為一個(gè)能夠在外太空和地面自由切換的種族,人類(lèi)可能還需要再進(jìn)化幾千年。
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