太空体育运动的作用
苏联一名宇航员在太空飞行6个月后返回地面时,家人给他献了一束鲜花,他竟无力拿起这束鲜花。在太空进行体育锻炼,是对抗这种变化的有力措施。
苏联宇航员柳明,在完成175天的太空飞行之后不到8个月,接着又进行了为期185天的太空飞行。由于他坚持体育锻炼,返回地面后,体重增加了4.5千克。
在太空飞行326天的苏联宇航员罗曼年科,依照专家制定的体育锻炼程序,每日坚持锻炼,使脉搏稳定在每分钟62次,血压保持为10~16.6千帕。返回地面时,其体重仅减轻1.6千克,骨组织的光学密度虽下降了5%,小腿肌肉体积缩小15%,但都保持在正常的范围内,并且其他生理指数也正常。所以在返回地球后,他只用了3小时便能自主地活动,第二天就和妻子一块散步。这比他完成96天太空飞行归来的情况要好。
不过,在失重环境中进行体育锻炼是一件很困难的事。由于场地的限制,地面上的许多体育项目是无法进行的,而因为失重的关系,地面上一些常见的体育锻炼项目,如铅球、铁饼之类,可以不费吹灰之力推出很远,达不到锻炼身体的目的。
别样的太空体育锻炼项目
其一是踩“自行车练功器”。自行车的车架是固定不动的,只有车轮可以转动。为了不使身体飘浮,需用安全带固定起来,然后双脚克服弹性带的弹力蹬动车轮,数字记功仪表通过传感器为所做的功记录并显示出来。
其二是在“微型跑道”上跑步。所谓“微型跑道”,只不过是一个皮带式的滚道。名为跑步,其实身体的直线位置是不变的,人站在滚道上,为了跟进滚动的滚道,需要克服50千克力(490牛)左右的皮带的拉力。这是模拟人在地面上的体重。人在地面上跑步,正是骨骼与肌肉系统克服地心对人体的引力而达到锻炼的目的。在“微型跑道”上跑步,皮带拉力造成的负荷,可以使骨骼与肌肉系统得到锻炼。
其三是拉“弹簧拉力器”。大家知道,弹簧的拉力是与重力无关的力。因此,在失重环境中拉“弹簧拉力器”,仍然需要用力气。
此外,体操也是太空体育锻炼的一个主要项目。
在载人航天初期,飞行时间短,座舱中没有配备体育锻炼器材,体操几乎是唯一的体育锻炼活动。
还有一种“准”体育器材,就是“负压裤子”。这种裤子可以密封,穿上后将里面的空气抽掉,造成下身负压,使在失重环境中往上涌的血液流向下肢,以避免下身病变。
太空可以生儿育女吗
实验表明,在太空失重环境下,生物进行有性繁殖是可行的,人类在太空生育似乎可行。
太空生儿育女:首先需要平衡钙
首先,太空失重环境对人体机能影响较大。人在失重环境中,身体没有重量,肌肉负荷减轻,血液的流体静压几乎为零,会出现头晕、无力、空间骨质脱钙等现象,其中最严重的足骨质连续脱钙,月脱率为全身总钙量的0.5%。大量脱钙的后果,将会对母体内胎儿骨骼的发育产生不利影响。
为防止宇航员的身体脱钙,研究人员采取了许多措施;一方面适当地增加太空食品中钙的含量,保持体内的钙量的平衡。另一方面进行必需的体育锻炼,在航天器中备有诸如“自行车记功器”“微型跑道”“弹性拉力器”等奇特而适合太空锻炼的体育器材,规定每天锻炼的时间不得少于2个小时,以帮助他们有效地对付失重,保持强壮的身体。这些方法对胎儿骨骼的形成是否有效,尚待进一步证明。
人类在太空生育:依然需要“十月怀胎”
人类生育是“十月怀胎”,在失重环境下也不能违背这一自然规律。这也就是说,人类要能在太空中生儿育女,必须在太空中生活十个月以上。
太空生育面临许多新问题
长期航天飞行,远离故土,久别人间,宇航员抑制不住的会产生孤独感、恐怖感。这被称作空间飞行的心理障碍,直接影响宇航人员的健康。在载人航天过程中,为驱除这种心理障碍,目前虽然采取了双向电视不时进行家人会面、通信,增设文娱设施,播放录像资料片,在舱内种植地球植物,模拟生态环境等方法来增添宇航员的生活乐趣,但不少女宇航员一听到太空长期飞行,就本能地产生恐惧心理,这无疑会对妊娠中“宇宙婴儿”产生不良影响。
在空间轨道站失重环境下接生和关于母子饮食问题,也是需周密考虑的,要设计出适合于太空接生的一整套卫生设备和手术设施。
据报道,目前已设计出一种太空手术台,这种太空手术台是否可用于太空接生目前尚不知晓。
宇航人员在太空的食物严格按照三个标准制作:一是易消化;二是要在37.7℃温度下放置6个月而不变质腐烂;三是可口,必须能引起宇航员的食欲。但这只能保证宇航员的营养,宇航员吃得是否惬意则另当别论。
那些经过脱水处理而“面目全非”的空间食品,能否使未来的“太空产妇”吃得饱,吃得好,切实保证母子营养,看来也有待研究。
人们借助人造卫星和空间站,进行了大量的动物“生儿育女”试验。
1973年,美国“天空试验室”曾把两条海水幼鱼和50颗鱼卵、6只老鼠、720个果蝇蛹和两只普通蜘蛛送入太空轨道,在持续59天的飞行中,观察这些生物对失重环境的反应。
其中,尤其是观察授精的鱼卵是否能孵出小鱼。结果令人震惊,鱼卵孵出了幼小的鱼苗,并能在特制的水池中游动,生活正常。
1974年,苏联发射了“宇宙-690号”生物卫星。在飞行期间,特意安排的蚕卵孵化试验证实,在太空失重条件下,由蚕卵孵化成蚕,不仅完全可行,而且比在地球环境中孵化的时间还短。
太空建筑何时能实现
在太空的失重条件下,一切都处在飘浮状态,太空建筑不用打地基,不用考虑地质、水文条件和建筑材料所承受的压力,更不需要考虑建筑物的设备载荷。人们可以建造任意尺寸和形状的建筑物,建造各种款式的空中楼阁。
太空建筑楼阁需要的特殊材料
地面建筑大都离不开“三材”,即水泥、木材、钢材,先进的建筑也不过是三材合一的板块和框架结构。但是这些对太空建筑一概不适用。
太空与地球环境完全不同,那里温度变化急剧,且差异巨大,时而高达100多摄氏度,时而冷到零下100多摄氏度,对此,地球上所用的任何一种建筑材料都难以招架。
太空建筑材料必须是具备膨胀系数小、耐振动、耐高低温等条件的结构金属材料。
建筑空中楼阁——非同一般地面建筑通常采取人工堆砌和机械组合方式建造,而太空建筑必须采取一整套适合于失重环境的特殊工艺来完成。
首先,建筑材料必须按设想中的建筑物形状设计在桁架上,并在地面先组合,以验证其可靠性。然后,这些桁架由运载火箭或航天飞机按照设计要求,分批发送到预定的太空轨道上,再由宇航员组合成整体。
宇宙建筑工具同其他宇宙工具一样,其结构和功能必须符合太空工作的特殊要求,安全、可靠、实用、微型化和可控性以及同其他随航系统的一致性。例如,太空建筑用的锤子,外表像是日常用的锤子,但其内部填充了金属小球,以便在使用时锤击后不会回弹。使用的钻头呈圆锥形,它不仅可钻孔,换上其他部件,还可用来拧紧螺丝钉和切割材料。所有工具都必须用尼龙绳子系起来,不然万一失手,就可能飘去十万八千里。
太空失重环境使物质失重,也使人失重,给宇航员工作带来了麻烦。拧螺丝时如果身体不固定,人就会旋转起来,导致什么也做不成了。因而操作时必须事先在舱内找到支撑点或使用定位用的系带,穿上带有凸缘的专用鞋,以防止在舱外工作时飘走。
由此可见,太空建筑是项非常细致而严格的技术工作,并非一般建筑技师所能胜任的。
1985年11月26日到12月3日,美国航天飞机“大西洲号”第二次飞行时,宇航员在货舱首次进行大型太空建筑骨架搭建试验,试搭两种类型的太空建筑结构:一种是13.7米长,由一百多根横梁和撑杆组成的木桁架;另一种是高3.6米的倒“金字塔”形的四面体结构,这种大型太空建筑骨架搭建试验,由宇航员舍伍德·斯普林和杰里罗斯担任操作任务,整个操作工序在敞开的航天飞机机舱内进行。组装一个桁架和一个金字塔形框架所用时间为51分钟,拆卸花了4小时。这次搭建实验成功证明宇航员在失重、真空和低温的条件下,是完全能够进行太空建筑的,它为今后建造永久性的太空建筑提供了依据。