太空水怎么来的?宇航员饮用加工过的尿液? :这是很正常的
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太空水怎么来的?宇航员饮用加工过的尿液? :这是很正常的
近日,我国航天员刘伯明和汤洪波出舱活动整个过程持续七个多小时,这不仅引起网友的好奇:在太空中他们是怎么喝水的呢?在国际空间站的几个月内,他们的食物是什么?他们又是怎么获得饮用水的呢?
空间站水的由来
众所周知,刚开始空间站的水是从地球上带过来的。但是你知道吗?将任何东西运送到空间站都是极其昂贵的,比如发射一枚SpaceX火箭每磅要花费超过1800美元,其中最重的就是水。
很显然,水箱中的水不能一直运往国际空间站,因此空间站有一个复杂的供水系统,从环境中榨出每一滴可用的、可饮用的液体。这样宇航员就只能喝过滤过的混合物,其中包括回收的淋浴水、老宇航员的汗水和尿液。空间站还储备了530加仑的水,以备紧急情况。
国际空间站上的NASA供水系统收集呼吸和汗水中的水分,人类和研究动物的尿液,以及水槽和淋浴间的径流,以保持空间站的水分充足。当然,只要是合格的航天员从心理上已经接受这是回收尿液和空气中的冷凝物这一事实。
然而,并不是所有的国际空间站宇航员都喝回收的尿液。我们知道中国的空间战出现之前,国际空间站分为两个部分,一个由俄罗斯运行,一个由美国运行,他们有两个不同的供水系统。美国的系统收集冷凝水、径流和尿液,每天产生约3.6加仑的饮用水。然而,俄罗斯宇航员只饮用由淋浴径流和冷凝物处理的水,而不使用尿液。偶尔,美国宇航局的宇航员会前往国际空间站的俄罗斯一侧,从俄罗斯获取尿液供自己处理。
此外,国际空间站两侧的水消毒方式也不同。自1981年以来,美国宇航局一直在使用碘消毒水,这一过程需要对水进行过滤,因为过量的碘会导致甲状腺疾病。自从1986年苏联发射和平号空间站以来,俄罗斯一直使用银消毒水。
那么在太空的长途旅行中,食物和饮料是如何准备的?宇航员怎么吃和喝?
实际上,宇航员的饮食和我们在地球上吃的很相似。国际空间站(ISS)上的菜单包括100多种食物——从蔬菜、水果到预制餐和甜点。甚至蕃茄酱和芥末之类的调味品也可以买到。太空舱每天三餐,外加随时可以吃的零食,确保宇航员每天至少摄入2500卡路里的热量。
进入太空的食物是由任务小组预先计划好的,通常是由宇航员自己从菜单中选择。为了让宇航员长时间呆在太空,科学家们发明了包装和准备农产品和食物的 方法。在计划送出哪些食物时,科学家和任务控制中心会选择重量轻、营养丰富、易于食用,同时又能保持美味的食材。
在太空吃什么食物?
在今天,宇航员有很多食物和饮料可供选择。在国际空间站上,食物每90天被冷藏或脱水一次,可以在微波炉或对流烤箱中烹饪。国际空间站上的不同 提供了他们的传统菜肴和小吃,帮助宇航员们在享受家乡味道的同时分享他们的文化。
不过从 历史 上看,太空食品主要是脱水的,或者做成糊状,然后用管子吃。随着科学技术为我们提供了新的食品加工、包装和配料形式,这些食品也已经改进到现在类似于我们在地球上吃的许多食物。在计划将哪些食物送入太空时,它们被分为以下几组:
中等湿度——这些食物含有少量的水(低到足以限制微生物生长),而且通常质地柔软。在制作这些物品的过程中使用了盐腌或晒干等工艺,不需要进一步的准备。
辐照食品-肉类和乳制品在包装前已被施加电离辐射。这样可以延长产品的保质期,降低微生物污染的风险。
新鲜食品——水果和蔬菜等保质期为两天的农产品在飞船上冷藏,并迅速食用以避免变质。由于维生素和营养通常可以通过其他方式得到满足,这种农产品被用来保持士气高涨。
可再水化的食物和饮料——在很长一段时间里,这是为太空准备食物的标准方法。去除食物或饮料中的水分会使细菌难以繁殖,并显著延长产品的保质期,减少变质的机会。当宇航员准备吃东西时,这些产品会返回水。
除此之外,每两个月就会有一艘自动飞船与国际空间站对接,运载新鲜水果、水和预包装食品,比如欧洲航天局的“自动转移飞船”或俄罗斯的“进步号”(Progress)飞船。为了建立国际空间站上不同国籍的宇航员之间的友谊,宇航员们会选择来自各自 的食物,与队友们分享。例如,日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)发明了一种可再水化的面条,中国则发明了特殊加工的宫保鸡丁。
太空食物的包装和环境
太空食品和饮料的包装方法与其他形式的长途航行中使用的方法相似。首先,拉链锁袋,蒸馏袋和罐头由于其重量轻,紧凑的大小和密封,防止腐败和溢出。
食物是用微波炉和对流炉准备的。在水站,水 将脱水的食物重新制成,并装满水袋。当宇航员选择食物时,他们会扫描食物包装背面的条形码。这使得他们的任务团队可以跟踪他们吃了什么。
在国际空间站上,有一个餐桌和椅子固定在地板上的餐厅,可以让用餐体验更正常。宇航员把自己绑在椅子上,用大腿和脚支撑,用叉子、刀子和勺子从磁化托盘里吃东西。在房间的墙壁上铺设抗菌材料,防止细菌的传播。
在低重力的太空要怎么吃
在太空和低重力环境下进食有许多挑战, 问题不仅仅是将食物从包裹中送入宇航员的嘴里。
关于这点,科学家有许多 健康 方面的考虑。我们知道长时间在太空中,肌肉质量和骨密度会下降20%。这种影响在太空中不明显,但当他们返回地球时,脆弱的骨骼会变得脆弱,增加了骨折的风险。因此,锻炼和酸奶等富含钙的食物是必不可少的。
由于液体在太空中的作用不同,宇航员的味觉也发生了变化。在地球上,体液通常会向我们的脚聚集。在失重状态下,这些液体在我们体内自由流动,产生类似感冒或鼻窦堵塞的感觉,使许多食物尝起来乏味。为了重新激活他们的味蕾,许多宇航员喜欢辛辣和辣的食物,如辣椒和辛辣的味道,如山葵或芥末。
至于水的饮用,由于水在微重力下会从容器中飘走,所以在太空中喝水需要宇航员通过一根吸管从袋子里吸液体,这些袋子可以通过一个低压力软管在水站补充。
除了水,也有调味饮料。冷冻干燥饮料混合,如咖啡或茶,柠檬水和橙汁提供在真空密封袋。然后,宇航员通过加压软管向饮料袋中加水,并通过吸管吸入饮料。
宇航员在太空中 次吃的食物
1961年,尤里加加林成为 个进入太空的人,也是 个在太空吃东西的人。1961年4月12日,加加林在东方一号上吃了铝管里的牛肉和肝酱。对于甜点有巧克力酱,吃食物的方法是一样的。
宇航员在太空能喝酒吗?
埃德温·奥尔德林(Edwin 'Buzz' Aldrin)是 一位在太空喝酒的宇航员,更重要的是在月球上。当阿波罗11号登月舱停靠在月球表面时,在阿姆斯特朗和奥尔德林降落之前,他完成了圣餐仪式。
宇航员如何处理废物?
在低重力条件下,细菌可以迅速传播,所以在考虑太空旅行时,清洁是一个关键因素。吃完饭后,宇航员将他们的食品包装和垃圾放入航天飞机地板下的垃圾压实机中。他们用湿纸巾擦拭餐具和托盘。
没有化粪池或下水道系统,淋浴和厕所的垃圾也需要有地方去处理。由于重力低,机上的厕所使用空气而不是水来冲洗。厕所里的空气经过过滤,除去细菌和异味,然后再返回起居舱。固体废物被储存在航天飞机上,直到航天飞机着陆,液体废物被送往太空。
国际空间站是一个正在低地球轨道建造的国际研究设施,计划由六个国际太空机构合作联合推进,这六个机构分别是:美国 航空航天局(NASA)、俄罗斯联邦航天局(Roscosmos)、日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)、加拿大航天局(CSA)、欧洲空间局(ESA,欧洲空间局的成员国英国、爱尔兰、葡萄牙、奥地利和芬兰没有参加国际空间站计划,希腊和卢森堡则是在计划开始之后加入欧洲空间局的。)、巴西航天局(AEB)。此外,中国也表达了参与该计划的意向,尤其是期望能与俄罗斯联邦航天局合作。
从1998年11月20日国际空间站 个部件曙光号功能货舱发射升空到2010年6月空间站已经在轨道上环绕地球运转了66000圈。预计国际空间站将于2011年全面落成,并会运作至2015年,甚至2020年或以后。国际空间站的主要功能是作为在微重力环境下的研究实验室,研究领域包括生物学、人类生物学、物理学、天文学、地理学等。自从2000年11月2日之后,国际空间站上就保持至少两名乘员至今。
国际空间站运行于距离地面360公里的地球轨道上,由于大气阻力和重新启动等因素的影响,空间站的实际高度会发生数公里的漂移。空间站运行的这一类型的轨道叫做近地轨道。
最初负责国际空间站与地面之间运输的是联盟号飞船和进步号货运飞船。目前国际空间站仍在建设之中,最多可以承载六名乘员,大部分实验设施也已经投入使用。迄今为止登上国际空间站执行任务的宇航员均来自美国和俄罗斯的宇航计划,此外也有来自其他 的宇航员到访国际空间站,其中还包括五名太空游客。
国际空间站将在2020年后结束使命,脱离轨道,直接坠入大海。
命名
现在的名字“国际空间站”(英语:International Space Station, ISS;)是不同命名之间妥协的产物。国际空间站最初提议的名字是“阿尔法空间站”(Alpha),但是遭到俄罗斯的反对,俄方认为这样的命名暗示国际空间站是人类 历史 上 个空间站,而事实上苏联以及后来的俄罗斯先后成功地运行过8个空间站。
虽然国际空间站的命名没有采用最初提出的阿尔法空间站,但是空间站的无线电呼号却是阿尔法(Alpha),这个呼号是空间站 批乘员登站时确定的,当时国际空间站的名字仍然未定,时任NASA主席的丹尼尔·戈登(Daniel S. Goldin)便给空间站取了一个临时呼号阿尔法,这个呼号最后沿用下来,成为空间站的正式电台呼号。
历史
国际空间站计划的前身是美国 航空航天局的自由空间站计划,这个计划是1980年代美国战略防御计划计划的一个组成部分。在1987年12月1日NASA宣布波音公司、通用电气公司、麦道飞机公司和洛迪恩推进动力公司获得了参与建造空间站的订单。老布什执政期间,星球大战计划被搁置,自由空间站也随之陷入停顿,1993年时任美国总统的比尔·克林顿正式结束了自由空间站计划。冷战结束后在美国副总统戈尔的推动下,自由空间站重获新生,NASA开始与俄罗斯联邦航天局接触,商谈合作建立空间站的构想。
1998年11月国际空间站的 个组建曙光号功能货舱进入预定轨道,同年12月,由美国制造的团结号节点舱升空并与曙光号连接,2000年7月星辰号服务舱与空间站连接。2000年11月2日首批宇航员登上国际空间站。
空间站的各个组件大多由NASA的航天飞机进行运输,由于各个组件大多在地面就已经完成建设任务,宇航员在太空只需要进行很少的操作便可以将组件连接上空间站主体。国际空间站完全完成之后,根据其设计共可以提供7名宇航员同时工作和生活。
国际空间站的预算远远超过了NASA最初的预计,其建造时间表也比预定的要晚,主要原因就是2003年初发生的哥伦比亚号航天飞机失事事件之后,美国宇航局停飞了所有的航天飞机。在航天飞机停飞的两年半时间里,空间站的人员和物资运输完全依赖俄罗斯的联盟号飞船,空间站上的科学研究活动也尽可能地被压缩了。按照预定计划,空间站的建设将在航天飞机重返太空之后在2006年恢复,但是在2005年7月发现号航天飞机的STS-114飞行任务完成后,由于航天飞机隔热材料在升空过程中脱落,NASA再次停飞所有航天飞机,这使得国际空间站的建设时间表再次拖延。
2006年11月15日,国际空间站上的活动 在地球上进行了高清晰度电视 ,并在纽约的时代广场大屏幕电视上播放。这是人类 观看到来自太空的高清晰度电视 画面。 节目的主角是国际空间站第14长期考察组指令长迈克尔·洛佩斯-阿莱格里亚,摄像师是站内的随航工程师托马斯·赖特尔。这套 系统名为太空视 网关, 的清晰度可以达到普通模拟视 的6倍。
2007年1月31日,国际空间站第14长期考察组中的两名美国宇航员洛佩斯-阿莱格里亚和苏尼特·威廉斯成功进行超过7个小时的太空行走。他们将命运号实验舱的一个冷却回路从临时系统接入 系统,完成了一些电路接线工作,使对接的航天飞机能接入并使用站上新太阳能电池板提供的电力,将一个遮光反射罩和隔热罩丢弃掉,然后将一组旧太阳能电池板上的散热器回收。2月4日美国东部时间上午8时38分,这两名宇航员再度出舱,进行约7个小时的太空行走。他们将命运号实验舱的另一个冷却回路从临时系统接入 系统,对一个废弃的氨水冷却设备进行清理。2月8日,这两名宇航员完成了6小时40分钟的第三次太空行走,将空间站外的两个大型遮蔽罩移除丢弃,并安装货物运输机的几个附属装置。 2月22日,国际空间站飞行工程师、俄罗斯宇航员米哈伊尔·秋林和洛佩斯-阿莱格里亚进行一次6个多小时的计划外太空行走,修复了对接在空间站上的进步M-58飞船的一处未能收拢的天线。
2007年10月30日,美国“发现号”航天飞机号宇航员日前为国际空间站重新装配太阳能天线电池板时,电池板出现破裂,美国 航空航天局(NASA)科学家检视电池板破损处,了解造成原因。
2009年3月,NASA网站开始 国际空间站实时视 ,空间站工作人员睡觉或者下班的时候,全球互联网用户可以通过网络欣赏空间站的 视 。
2012年5月31日,全球首艘造访空间站的商业飞船——美国龙飞船成功返回地球,制造“龙”飞船的太空 探索 技术公司与航天局签署了价值16亿美元的合同,向空间站发射12次货运飞船。
建造计划
按照计划,建造整个国际空间站共需要超过50次太空飞行和组装,其中的39次飞行需要由航天飞机完成,有大约30次飞行和装配任务需要进步号飞船提供支持。整个建造工作完成后,国际空间站将会有1200立方米的内部空间,总重量419000公斤,总输出功率达到110千瓦,衍架长度108.4米,舱体长度74米,额定乘员6人。
目标
有很多对NASA持批评观点的人认为国际空间站计划是在浪费时间和金钱,并且抑制了其他更有意义的计划。持有这种观点的人列举,花费在国际空间站计划上的上千亿美元和近乎一世代的时间,可以用来实施无数的无人太空任务,或者将这些时间和金钱花在地球上的研究中,也要比国际空间站更有意义。
空间站的支持者认为对于空间站的批评是目光短浅而且带有欺骗性的,支持者认为花费在载人空间 探索 上的巨额经费同样会给地球上的每个人带来切实的好处。有评估指出,国际空间站计划所开发的载人航天相关技术的商业应用,会间接带动全球经济,其所带来的收益是最初投资的七倍,也有一些相对保守的估计则认为此种收益只是最初投资的三倍。还有一些坚定的支持者认为,即便国际空间站在科学方面的意义为零,仅其发挥的推动国际合作的作用,也足以令这个计划彪炳史册。
远期
2012年3月30日,俄罗斯联邦航天署署长弗拉基米尔·波波夫金表示,航天署正在与外国伙伴讨论2020年后继续使用国际空间站的问题,并打算改变国际空间站的运作方式。波波夫金说,俄航天署考虑将国际空间站的使用期延长到2028年,即使作出了延长使用期的决定,国际空间站的作用也将改变,它将成为进行技术试验和训练载人登月的 。
长期考察组
所有 驻地乘员组命名“长期考察组N”,“长期考察N”在每次长期考察以后连续地被增加。太空游客没有算作是长期考察成员。 直至2011年5月底,共完成了27次长期考察(长期考察1-27),1次进行中(长期考察28),11次计划中(长期考察29-39)。
因为联盟号太空船每次只能运输三名长期考察组员,太空站满员则是六人,因此一批次3+3人“长期考察组”其实是搭乘不同的太空船前来。 以A、B、C次发射组员为例,当A+B一组在太空站时,称为第XX次任务长期考察组,但是当A组员返回地球,C组发射时,则变成B+C组在太空站执勤,就称为XX+1次任务长期考察组。依此类推。
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