宇航员穿太空服能在太空活多久?大约6.5-8个小时
只要氧气罐能持久让宇航员保持呼吸,他们就能存活在太空服中。当前,宇航员普遍使用的舱外航天服(EMU)中的两个氧气罐和应急氧气补给系统可提供6.5-8个小时的氧气供应。
人类的思维被宇宙空间的错综复杂和神秘感所迷惑,并致力于揭晓其中的谜团,从相信以“地心说”为中心的扁平地球理论到现今拍摄到的黑洞阴影,以及幻想太空电梯和亲眼目睹商业公司执行载人轨道飞行,伴随着人类 科技 发展,我们在天文领域取得了巨大进步。
这些进步使得人类 社会 向太空扩张的梦想得以实现,尽管人类向太空殖民扩张的观点仍有争议,然而,在人类 探索 宇宙空间的过程中提出一个问题:人类能否永远在太空中存活下来?
我们都应该知道这个问题的答案是显而易见的——人类不可能持久地在太空中存活。但是我们在太空服的保护下会怎样呢?奥斯卡获奖影片《地心引力》剧中一名宇航员穿着太空服在宇宙空间漂浮挣扎着,并详细讲述了她是如何克服各种困难存活下来,真的有可能仅穿着太空服就能在空旷的太空中存活吗?如果是的话,会持续多久?
宇航员在空旷的太空中将面临哪些威胁?
在我们回答太空服如何保护宇航员多长时间之前,我们应当清楚宇宙空间中存在的各种威胁。
宇宙空间最明显的特征是没有任何可呼吸的氧气,这是人类在太空中无法生存的主要原因,人体血液中储存的氧气仅能让人保持清醒大约15秒,之后缺氧的血液被输送至大脑,人们就会逐渐失去知觉。然而,该状况下并不一定就是“被宣判死刑”,如果昏迷状态的宇航员在1-2分钟内被及时拉回充满氧气的呼吸空间,他们就有可能活下来。
同时,宇航员在太空中摒住呼吸实际上会导致更快速死亡,这听起来似乎违背常理。事实是这样的,当空气进入人体肺部,将对肺壁施加恒定压力,这个压力相当于地球上的大气压力,当我们需要吸气和呼气时,其波动非常小。太空中没有大气层,因此也就没有大气压,没有大气压平衡人体内部空气压力,我们的肺就会逐渐膨胀,最终破裂。膨胀的空气会冲入呼吸道循环系统,造成气体栓塞。如果你在空旷的宇宙空间摒住呼吸并阻止快速膨胀的空气离开身体,将很容易导致肺部破裂加速。所以,虽然这听起来很荒谬,但当某人漂浮在太空时,首先要做的是保持正常呼气。
体液沸腾(Ebullism),是体液中一种气泡形式,是人体由于缺乏大气压力而引起的另一种可能致命的现象。
液体沸点是指达到一定温度,液体蒸汽压等于其周围的压力。同样,在太空中没有外部压力的情况下,体液(唾液、眼泪、汗水等)的沸点大大降低,因此它们立即开始蒸发。幸运的是,血液不会沸腾,因为血液循环系统能维持血压稳定,防止血液沸腾。然而,溶解在血液中的氮分子可以汽化,导致血液循环组织膨胀,身体会膨胀至原来的两倍,导致一些器官组织严重受损。
幸运的是,我们的皮肤拥有足够的弹性,可使人体内部容纳蒸汽从而防止在太空环境下身体膨胀至一定程度。如果恢复至正常大气压,膨胀的身体就会恢复至正常。
此外,宇航员暴露在太空中还将承受未屏蔽的宇宙辐射和太阳风,人体除了导致一些致命晒伤,还会导致人体组织受损,DNA变异,增大癌症和白内障发生概率,并可能导致不育。此外,太空中还有非常快速的微流星体和太空碎片,能像子弹一样射穿人体。
太空 探索 主题的电影和书籍让我们普遍认为,当人体身处太空中会立即冻结,但事实并非如此。虽然宇宙空间确实很冷(具体温度取决于你所处的位置),但宇宙空间也缺乏任何形式的物质,热量离开身体的唯一途径是通过辐射(传导和对流需要一种介质传递热量)。考虑到热量通过辐射传递的速度,人体在太空中会在12-20小时内冻结。
综上所述,在空旷的宇宙空间中,没有穿太空服的宇航员可以保持意识15秒,存活1-2分钟,然后在上述情况下死亡,最终身体冻成冰棍。
太空服
当宇航员在太空旅行时穿着两种不同类型的太空服,第一种是压力服,在飞船升空和返回地球大气层时穿在里面,在发生减压紧急情况以及升空着陆时可能发生的任何事故时,宇航服可以起到保护宇航员的作用;除此之外,宇航员还需要携带氧气罐或者其他衬垫来抵御太空辐射,但意味着这些装置无法使宇航员在宇宙空间中存活下来,最多仅能阻止肺部爆炸和身体膨胀,但仍无法改变缺少氧气的状况,宇航员将在一两分钟内死亡。
第二种太空服是舱外航天服(EMU),顾名思义,这种太空服是在任何舱外活动中穿着的,因此它是用于保护宇航员免遭上述所有威胁。为了便于理解,舱外航天服可分为两个主要部分:压力服和生命维持系统。
压力服实际是人形服装,是由上躯干、下躯干、降温服和头盔四部分组成,从内而外,宇航员在进行随意的太空行走之前要首先穿一件降温服,这件降温服是由网眼氨纶材料制成,覆盖着100米长的微管,微管中大约有4.4-10摄氏度的水持续流过这些微管,帮助散热。
接下来由里而外的是坚硬的上躯干部分,是由多层轻质量玻璃纤维构成,一个尿烷涂层可充气尼龙衬底在最内层,起到调节身体压力的作用,可充气尼龙衬底向外分别是涤纶抑制层和抗撕裂尼龙层。接下来向外的5层是聚酯薄膜层,起到保持体温的作用,再向外是几层防水防火层,最外层是白色涂层,有助于反射阳光,它是由3种不同材料制成。此外,宇航员还需要穿上尿布,戴着具有加热功能的手套,有助于保持手指温暖,这样便于宇航员操作灵活。
生命维持系统、手臂、头盔、显示和控制模块等都安装在太空服上躯干部分,而安全系绳则连接在下躯干下端的D环,腰部轴承可使宇航员身体自由移动和旋转。
太空头盔是由坚固的塑料制成,与宇航服类似,它有助于提供一个加压空间,镀金护目镜和遮阳板保护宇航员免遭阳光直射,同时,头盔的通风系统从生命维持系统输送氧气,头盔侧面安装了摄像机和灯,用于记录和协助舱外活动,一种由耳机和麦克风组成的特殊装置可实现与宇航员同伴交流通讯。
对于生命维持系统,这个背包装置是太空飞行必不可少的物资,没有它太空服仅是化装舞会的一个套装,生命维持系统包括:氧气罐、二氧化碳过滤器、电池、压力调节器、无电线和其他通讯设备、水箱、泵、冷却系统、循环氧气扇等。生命维持系统中所有电子和机械组件都是通过安装在上躯干部分一个显示控制模块进行控制的。
压力服和生命维持系统结合在一起可充当“单人飞船”,允许宇航员进行地外勘测或者国际空间站必要的舱外维修工作。
那么,宇航员能在太空服中存活多久?
多层的上躯干和下躯干太空服部分可以保护宇航员免遭宇宙辐射和微流星体的伤害,并有助于保持体温和提供一个加压大气环境。就像在地球上一样,我们人类生存需要3种基本需求:食物、水和氧气,这也是太空生存的限制因素。
由于太空舱外活动需要持续几个小时,宇航员在进行舱外活动之前需要吃食物和喝水。为了谨慎起见,他们还需要将装饮料的袋子填满,并在太空服上附加一个水果棒。宇航员可以依据自己的需要选择0.6升或者0.9升的饮料袋,从饮料袋中伸出一根带有阀门装置的吸管,放置在头盔中嘴部旁边。当宇航员喝水时,吸管阀门会自动打开,水果棒使用可食用的米纸包裹起来,放在靠近颈部的袖子中,上端延伸至嘴部附近。每当宇航员咬一次水果棒,就会将水果棒拉近嘴部,饮料袋和水果棒都使用尼龙搭扣固定在上躯干太空服。
生命维持系统背包中的两个氧气罐可维持宇航员舱外活动大约6.5-8个小时,具体时间因人而异,取决于个人的身体代谢率,因为每个人的氧气消耗量和产生的二氧化碳都不同。同时,舱外航天服的压力相当于地球大气压的三分之一,在该压力下,空气无法容纳足够的氧气。因此,氧气罐内充满100%的纯氧气,二氧化碳过滤系统也是必不可少的,因为它过滤人体呼出的气体,并帮助未吸收的氧气再次循环。一个应急氧气包附在生命维持系统的底座上,可提供额外大约30分钟的氧气供应。
因此,虽然太空在很多方面威胁着人类的生命,但是宇航员穿太空服的存活时间取决于太空服所含的氧气量。目前,太空服仅能提供6.5-8个小时的太空 探索 时间,如果宇航员希望继续飞行,则需要返回飞船更换氧气罐,目前最长的太空行走记录是吉姆·沃斯和苏珊·赫尔姆斯实现的,他们花了8小时56分钟维修国际空间站。
国际空间站4名宇航员返回地球,他们在太空生活了多久?
国际空间站4名宇航员返回地球,他们在太空生活了5个多月。
美国东部时间4月23日早间,搭载另4名宇航员的另一艘“龙”飞船从肯尼迪航天中心发射升空,开启为期6个月的国际空间站之旅,并在经过近一天飞行后,于24日飞抵国际空间站并与之顺利对接。
在“坚韧”号返回地球之前,两次任务的机组成员在空间站共度约一周时间。 “龙”飞船是美国首个由私营企业建造并运送宇航员往返空间站的载人飞船,也是自美国航天飞机之后首个获美航天局认证的常规运送宇航员往返空间站的新型载人飞船。
“龙飞船”安全抵达美国:
据美国中文网报道,5月1日,在国际空间站驻留的4名宇航员乘坐SpaceX公司的 “龙飞船”返回地球,计划于美国东部时间5月2日抵达。
据报道,这四名宇航员分别是来自美国的迈克尔·霍普金斯、维克托·格洛韦尔和香农·沃克,以及日本宇航员野口聪一。他们于2020年11月15日,在美国肯尼迪航天中心乘坐“龙飞船”前往国际空间站。
报道称,自2020年11月抵达国际空间站以来,“龙飞船”一直固定在空间站的对接端口上。飞船在美国东部时间5月1日晚8时30分左右从国际空间站解锁后,将跟随轨道运行数小时。
在到达预定位置后,飞船将启动其机载引擎,穿透地球的厚重大气层,最后使用一系列降落伞来减缓其下降速度,然后在美国东部时间5月2日凌晨2点57分左右,在佛罗里达州附近海岸降落。
以上内容参考 中新网-国际空间站4名宇航员返回地球 结束5个多月太空生活
宇航员在空间站生活多久
大多数航天员在国际空间站要连续呆90天,那是目前航天员计划的“轮岗”平均时间。有些人由于各种原因提前回来,另外一些人可能会待很长时间,特别是当要为人类探索火星提供依据,要长时间飞行以便对航天员的生活和工作进行医学研究时。
目前在太空中待的时间最长的人是斯科特·凯利,因为要研究人类在太空中长期逗留会对身体有何影响,他在太空中待了340天。
人类受重力影响理论上最多在太空能待多久?
长期失重和暴露在宇宙辐射中会以人体造成极大损害.这主要表现在以下3个方面. 肌肉和骨骼萎缩 肌肉和骨骼萎缩是太空旅行研究中有代表性的关键领域之一.
医学专家对宇航员进行了大量的身体检查和测试。他们从太空中人体三大生理系统(前神经系统、心血管系统和肌肉骨骼系统)的各种问题和生理反应得出结论,
一个人最好在太空中连续待90 - 120天。回到地球后,经过一定的恢复期,他可以再次上天。如果你在太空待得太久,会造成后遗症,你永远不会恢复正常。从医学角度来看,这是不允许的。
医生发现,只有三大人类系统中的心血管系统能够承受空间环境的各种变化,不受空间时间长度的影响。然而,如果其他两个生理系统要在太空中生存很长时间,就需要解决难题。
内耳石引起的“太空运动疾病”
前庭神经系统是中枢神经系统中专门管理人体空间方位并维持平衡功能的系统。这些功能是由眼睛、内耳、肌肉、关节、肌腱和其他感觉器官发送到脑神经的信息产生的综合反应。所有这些信息被组合起来,以提供人体的准确位置、姿势和运动。在地球上,所有这些都与地球的重力和地平线有关。当人体进入太空时,地球的重力和地平线失去了它们的功能。在失重状态下,神经的前庭系统必须重新调整以适应新的外部环境,并进行一系列调整,导致“太空运动病”。
骨质疏松症问题
骨矿物质的减少主要是由于内部晶格骨壁组织和骨胶原基质。如果晶格骨壁组织只被部分侵蚀,它可以在太空中停留的同时恢复到原来的形状。但是,如果组织已经完全被侵蚀,它就无法恢复。
人体内钙的代谢通常处于平衡状态。钙的平均日摄入量是800毫克,720毫克来自粪便,80毫克来自尿液。然而,在失重状态下,上述平衡被打破,出现负钙平衡。尿液中排出的钙量急剧增加,一个月内每天达到240毫克,粪便中排出的钙量也增加了。如果你在太空待5 - 7个月,你会患上骨质疏松症。
人类能否长时间地在太空旅行中存活,最长时间是多久?
或许每个人都幻想过太空旅行,去 探索 太空中的真相。但是关于太空旅行还有一个很重要的问题需要解决,那就是我们能否长时间地在太空旅行中存活呢?
根据目前的情况来看,人类是无法在太空中长时间生存的。截至2019年上过太空,并且存活超过300天的人,也就只有八个。
根据医学家专业的研究,从人类面临的各种太空问题,以及生理系统的情况来看,最后得出了一个结论,人类在太空的时间,最好不要超过120天,因为如果超过这个时间的话,我们身体可能会遭受不可逆的损伤。
人类的身体机能,没有给我们创造在太空中长久生存的条件。因为从出生到死亡,一般人都是在地球生存的,我们适应了地球重力的环境,适应了地球的空气,适应了地球能够接触到的一切,从而与地球的方方面面形成了一个契合。
不说别的,如果人类脱离了地球的氧气,能够存活吗?
不可能。但从另一个方面来说,也正是我们赖以生存的氧气,将人类推向了死亡。氧气既是救命良药也是慢性毒药。
我们在太空中面临两个最主要的问题,第一点是骨骼疏松的问题。第二点则是神经系统紊乱的问题。关于这两点,我们简单说一下,因为太空中没有重力的压制,所以骨骼就会彻底解放,从而变得疏松。
同时也是因为没有重力,我们的神经前庭会因为适应了地球的环境而在太空中变得紊乱,于是人走路就会变得摇摇摆摆。
除了这些,美国的NASA,还利用一对双胞胎兄弟Scott和Mark Kelly做了一组太空和地球的对照试验。《科学》杂志上就有关于这组对照实验的成果。实验成果揭示了太空环境除了对于人神经系统以及骨骼的影响之外,对于人的基因也会产生影响。
特别是在太空中,scott的细胞端粒居然出现了延长,这意味着scott出现了逆生长。除此之外,在经过对他的基因进行研究之后发现,从太空返回的scott,患上心血管疾病的风险也增大了。
从上面的这些信息,我们能够得到一个答案,那就是太空环境对于人类是有害的。对人类有益的地方,我们还在研究,目前还没有一个准确的答案。
就算有充足物质保障,人类在太空中呆久了也受不了。如果有更勇敢的人,不穿防护服,并且不携带任何设备,直接到太空一游,那人类只能生存90秒。
太空是一个接近真空的环境。我们肺部的空气会被真空环境给吸出去,我们的肺泡破裂,真空环境又会使我们的身体膨胀,在90秒之后人类就会窒息死亡。之后面临的就是身体被彻底冻住,在太空中漫无目的地飘行,最后或碰得支离破碎,或者被燃烧成灰烬。
但是依照目前地球的情况,太空移民是人类的出路,或许在几百年上千年之后,关于太空的这些问题,人类都将克服。
宇航员在太空生活的时间最长记录是多少?
俄罗斯一位名叫根纳迪·帕达尔卡的宇航员在17年的宇航员生涯中,一共在太空中生活了879天的时间,现年60岁的他是在太空中停留总时间最长的人。
而在他之前的纪录保持者也是来自俄罗斯的宇航员,名叫赛格克里卡莱夫,他在太空中停留了803天。帕达尔卡还打算挑战在太空停留总时长1000天的计划。
来自NASA的宇航员斯科特·凯利是世界上连续在太空工作生活时间最长的人,他在太空中连续度过了340天的时间,完成了NASA的“最长宇宙计划”。
宇航员,或称航天员,全称宇宙航天员,则指以太空飞行为职业或进行过太空飞行的人。确定太空飞行的标准则没有完全统一。
在美国,以旅行高度超过海拔80公里(50英里)的人被称为宇航员(astronaut)。国际航空联合会(FAI)定义的宇宙飞行则需超过100公里。到2004年4月18日为止,按照美国的定义共计440人,在太空里度过了一共27,082个全体乘员天(crew-day,美国的定义),在太空中散步共享了98个全体乘员天。