太空飞行知识问与答(3)

来源:百度文库 编辑:16楼社区 时间:2019/09/26 10:07:45
44.在太空时间是否比在地球上快?如果是这样的,有多快?
不,在太空时间并不比地球上过得快——除非我们指心理或主观上的时间。如果一个航天员的时间被一大堆的事情安排得满满当当,时间似乎比他们希望的或预想的快。驾驶员非常熟悉事情很快发生、时钟似乎在跑的这种感觉:接受测试的航天员称这种现象为“时光如梭”,其含义是航天员需要预测一系列事件的发生,“走在飞机前面。”
然而(这也许会让人感到惊讶),对于航天员来讲,在太空中时间过得比在地球上慢。实际上,太空飞行使人年轻!这一现象是艾伯特·爱因斯坦在大约80年前发现的,他把这一现象称作“似是而非的双胞胎。”如果双胞胎姐妹中的一个以非常快的速度在太空中飞行,在她返回地球以后就会发现比在地球生活的姐妹年轻。这是因为没有格林威治时间可以计量,所有的时间是相对的,航天员的表没有发生物理或机械的变化,爱因斯坦的相对论揭示出时间的变化是与可度量物体移动速度有关。
在航天飞机飞行中,轨道速度仅达光速的很小部分(也就是1/42857),因此所谓的“时间膨胀“的作用还是很小的,可以忽视的。但是航天飞机的实验还是证明有一定影响。例如, 1985年在STS-61A挑战者航天飞机上的一个实验中,使用一个非常精确的原子钟进行所谓的NAVEX飞行实验,发现每秒钟飞行原子钟就会慢0.000,000,000,295秒,几乎与爱因斯坦公式中所预测的一样。在一个连续十天(864,000秒)的航天飞行中,时间慢了0.000255秒(=255微秒),这样航天员在返回后会比待在家里年轻(实际上从身体变化的情况来看,由于失重对人体的不利影响,航天员衰老得更快-译者)。
还会有二次效应:因为地球引力使时间变慢一些,离开地球会使时间变快一些。地球引力的作用与速度的作用相反,但是对于一个只有十天飞行任务的来讲,速度的影响只达到11%。
爱因斯坦在他的广义相对论中也预测到,像地球这样的厚重物体在旋转的时候,会对太空和时间造成影响,就和一个保龄球在厚厚的糖蜜中旋转发生的变化是一样。这个结果(这将稍微改变人造卫星轨道靠近地球的距离)已经被测量人造卫星拉丁美洲一号(1976年发射)和拉丁美洲二号的对比图所证实。
45.如何在太空淋浴,水是如何得到的?
早在太空实验室(美国宇航局在1973/74年的实验太空站)任务中,航天员已经可以在太空中淋浴了。因为失重,水滴是在空中自由漂浮的,而且漂得到处都是,粘附在太空站座舱内的所有物体表面,包括电子设备表面。这样,太空中个人淋浴间内有一个特殊的围栏,一些柔软的窗帘形状隔断,可以将人完全关在里面。然后你可以使用一个柔软管尾部的喷头淋浴。
漂浮的水滴形成一层朦胧的薄雾,可以用像真空吸尘器那样的抽水泵将物体表面的水滴吸干,除非它是附在人体表面。由于缺少重力,水滴不会向下落,航天员在洗浴时不得不将皮肤上的水滴抹去,但是水反而更加顽固的粘在皮肤上,不得不用毛巾来擦水滴,甚至用力刮去象防晒油的一层物质。
46.航天飞机的机械手有多重?
机械手也叫做远程控制系统,它可由航天员来操作,在太空中抓取物品,它在地面时(当然在太空没有重量)的重量是905磅(410公斤)。算上附加配件,总重量达到994磅(450公斤)。机械手长达50英尺3英寸(15.3米),直径为15英寸(38厘米)。它有六个粗的、看上去像人手关节一样的结合点:肩(平移和前后移动)、肘(前后移动)和腕(前后、平移和转动),它可以进行六种自由移动。它是由加拿大晶石航空有限公司,加拿大国家研究委员会和美国宇航局签定的一项国际协议共同研制的,加拿大把它命名为“加拿大人”。
47. 航天员在太空站上执行一般任务要待多长时间?
大多数在国际空间站上的航天员停留的时间是90天左右——那是目前制定的“航天轮班”时间。因为各种原因其中的某些航天员会提前回来,有些航天员可能会呆很长时间,特别是那些在太空从事长期工作和生活对人影响的研究人员,以及那些准备进行人类火星探险的航天员。
48. 你是否相信在太空的生活就是未来的生活呢?是否在穿太空服时会感到很不舒服而且闷热?还有,在太空里是否要一直穿太空服?
你的第一个问题是我们是否可以在太空无限制地生活下去,实际上并不是这样的,现在不可能,即使我们在太空中已经建立自己的补给殖民地也是不可能的,无论是建成人造的太空殖民地,还是像火星这样的自然的殖民地。都是很遥远的事情。但是如果你要问在太空中是否可能生活,答案是肯定的。多久?只要是宇宙中有适合生存的地方,多长都可以。
如果太空服设计不合理或出现故障时,穿上太空服会感觉到很难受和燥热。太空服就好像一艘小型的球体太空船,太空服内的所有的功能是保证航天员的健康和可以进行长时间的舱外活动。由于在太空中没有大气压和氧气来维持生命,人类必须将生存环境携带在身边,也就是说一旦他们不在太空舱内,他们就不能脱掉太空服。穿上太空服就像在航天飞机的舱内一样,里面的空气是可以调节和控制的,由于太空服里的气体是氧气,这样可以使舱外航天服的压力低一些。使整个服装有弹性,它就不可能像我们呼吸的混合气体那样传递更多的热量,因此在进行较重的活动时,航天员需要有水的冷却系统来散热,这是一种缝在衣服中的细管。
49. 在我死之前我希望去另一个星球。这可能么?
如果我们的下一代像我们在六十年代发展阿波罗登月计划那样的进度来发展我们在太空的殖民地,在你死前就可能实现到另一个星球去的愿望。随着国际太空站的发展,所有太空科学研究都将成为可能,我们制定的在太阳系各行星之间的探险活动将立刻可以实现。等你长大以后,你将在帮助你这代人最终实现将人类迁徙到另一个星球的重大决策中扮演极为重要的角色。让我们对这种可能性进行一个设想:如果你需要十年的时间进行地球轨道方面的研究,另外六到十年的时间进行开发、建造和检验所需要的飞行系统,第一批从地球飞往火星的航天员大约在2020年就可实现。
50.为什么了解外太空的事情是如此重要?
人类进行外太空探索的原因是很多的,事实上,就如同人类为什么要了解大洋底部的秘密,为什么要探索大洋的底部或地球的深处,为什么要探索以前那些奇怪的和不为人所知的大陆一样,都是出于人的第一本能特性和激情,驱使我们探索人类历史发展,研究我们人类的起源和命运。了解新事物的渴望称为好奇,以前探险的动机是来自于本身的冒险价值、个人的荣誉和国家的威望。如今探险已经成为自然科学界了解真理的手段。冒险与科学的结合将使探险成为认识人类的生理和精神层面的一把强有力的钥匙。不仅仅像过去那样是获取个人荣誉和国家威信的钥匙,而且也可以获得有关我们生活环境新的知识、新的真相以及了解人类的起源、生存和命运,找出我们生活在地球上所面对的和即将面对的生存空间越来越狭小的问题的对策。
特别是我们可以从太空中获得物质和精神方面的很多利益:振奋人们的精神,提高教育水平,更好的管理自然环境,新的医学见识和更好地保证身体健康,先进的材料、工艺流程、商业产品和服务等等。这是因为太空可以提供给我们大量的、我们在地球上无法获得的条件。例如,对太空失重状态下的漂浮的研究,可以使我们了解重力在物理、化学和生物过程中所扮演的不同角色,学会在地球上如何做不同的事情,或如何更好地解决问题;从太空中最有利的位置观察地球,我们知道如何更好的保护我们的环境;通过对火星这样的宇宙其他世界的探索和研究,运用比较天文学的科学方法,我们会更多的了解我们的世界,认识外太空的重要意义是最终为人类发现适合其生存的新的星球,因为人类不想将地球作为人类最后的坟墓,而是希望它能长久的存在。
51. 如果你偶然将很重要的东西扔出去,它会在座舱内漂浮,还有可能找到它吗?如果可以,有多大的困难?
如果偶尔有东西飘走,你应该立即抓住它。如果没有注意到它飘走,你必须寻找它,那要花费一些时间,但并不困难,因为你要找的物体的体积不是很大。
52.如果你还没有找到它,是否最后将在一个通风口的网上发现它呢?
是的,这是因为物体被航天飞机舱内或空间实验室产生的循环气流吸到通风口的网上。
顺便提一下,人们习惯于在失重情况下将东西很轻松的扔掉,有时将东西扔给其他人,而不是沿着正确的方向轻轻的推给他们。事实上,他们已经非常习惯这样,以至于在回到地球的一段时间里,航天员在扔东西的时候没有考虑到地球引力的存在。在航天飞机上,有些人以扔像便携式摄象机这样贵重的物品而出名。现在我们常常不得不让一些地面的工作人员站在舱口旁准备抓返回航天员扔出的东西,以防万一航天员返回地面后也随便扔东西。
53. 一旦我们生活在火星上,如何使物品停留在火星的地面上?
在火星上,放置物体的方法和地球一样。火星有自己的重力区,因为这个红色的星球体积小,所以相对要弱一些。航天员在火星上的重量只是他们在地球重量的2/5。
54. 太空站是由什么材料制成的?
国际太空站大部分材料是铝,更确切的说:铝合金。
55. 如果我们生活在火星上,是否会污染火星?
一旦人类在火星上建立一个永久的基地,他们应该改造他们周围的环境,要解决避免污染这个新世界的问题,其中包括防止火星地表和大气层的污染(那里没有海洋)。必须考虑工业处理的问题。废水的再循环应该成为规程。
56. 空间站的航天员生病时,是否能看医生?
可以,空间站上有医生还有其他受过医学训练的航天员可以治疗病人,如果需要,生病的航天员可以被返回飞船或急救飞船很快地送回地面。(国家航天局网特约编译/唐承革 沈羡云)