人在宇宙中

凡　人

如果說兩年多以前，人們最關心的是如何使物體擺脫地心引力的束縛飛到宇宙空間，那么在成功地發(fā)射了人造衛(wèi)星和強大的宇宙火箭的今天，人們已把很大的注意力轉到使人安全和健康地從事宇宙飛行、順利地回到地球和降落到其他星球表面的問題上來了。

人在飛往宇宙的道路上、在空間的生活中會遇到許多困難。比如說，我們終日生活在地面，由于地球大氣層的保護使我們避免了宇宙射線和太陽輻射的有害作用，避免了流星粒子、尤其是較大流星的致命沖擊、以及帶電粒子群對生命機體的影響。宇宙中的情況就不同了。在那里，沒有大氣層的保護，卻有各種射線在流動和高速的粒子在疾飛，它們能破壞有機生命、破壞和擊穿飛船，影響儀器的工作，損害太陽能電池和光學器件的表面等等。

在地面上，大氣層提供我們生命活動所必需的氧氣，維持我們生活需要的正常的氣壓。宇宙空間卻沒有氧氣和氣壓。

生命的存在是需要一定強度范圍的，過度的寒冷和酷熱都將引起它的瓦解。宇宙深空是一個被凍結一切的嚴寒所籠罩的沉寂的世界，它的溫度接近于絕對零度……

這樣看來，那里的一切條件都是非常嚴酷的。

但是，盡管如此，人們卻尋找了愈來愈多的方法去實現(xiàn)世世代代的理想——飛到宇宙中、在地球之外建立自己的生活。

為了盡早地實現(xiàn)人們的天外飛行，科學工作者正在努力地研究宇宙環(huán)境、太空飛行條件、確定空間環(huán)境帶來的生物學上的危險，找出在宇宙環(huán)境中保護有機體的方法，并在星際飛船和載人衛(wèi)星上創(chuàng)造正常的生活和工作條件。

過載

從地面起飛的火箭，由于加速度很大，里面的人和動物受到過載的作用，呼吸感到困難，心臟跳動頻率增加，生理機能發(fā)生變化。如果加速度更大，人就無法抗拒體重的過度增加和它造成的嚴重后果。

在考慮避免火箭加速時間帶給人的危害的時候，除了對火箭的加速度大小予以限制之外，還需充分研究如何提高人體承受過載的積極能力，這對于減少火箭的能量消耗、提高運輸?shù)慕?jīng)濟性是有益的。載人火箭應當規(guī)定一個加速度的臨界值，臨界加速度的大小取決于火箭的功用、飛行期限、乘員健康情況等因素。

為了提高飛行員耐受超負荷的能力，在宇宙飛行的加速和減速段需要穿上一種抗過載服裝、或稱為“抗g服”，它們是為了抵抗大加速度的作用而專門制造的。此外，飛行員在座艙中應有合理的姿式，姿式不當，將會以很大程度降低人耐受過載的能力。

宇宙醫(yī)學將更多地研究人在過載時期發(fā)生的生理和心理上的變化，研究綜合應力、火箭上的振動和噪音對身體的影響，制造調節(jié)這個時期人的生理機能的藥物以及在火箭上安置其他有益于人的抗過載能力、消除生理、心理惡化現(xiàn)象的設備，減振防噪音裝置。

失重

火箭速度達到預定值之后發(fā)動機停止工作，星際飛船繼續(xù)依靠慣性和星體對它的引力在空中運行，這時乘員們處于長期失重的狀態(tài)之中。到目前為止，我們還不知道長期失重的情況如何，人們是否能夠承受，這會引起什么后果？現(xiàn)在，只在人的實驗和動物的飛行中實現(xiàn)了為時較短的失重狀態(tài)。據(jù)已有資料看來，動物在失重初期，心臟跳動和呼吸的頻率有所下降，神經(jīng)系統(tǒng)因為接受外界的信號作用減少而影響自己的調節(jié)機能，這時，動物可能處于懸空的狀況中。

假如失重期限過久，人們會不會喪失在空間的定向能力、喪失動作的協(xié)調和清晰思考的能力呢？我們知道，人的一切動作、活動、走路和工作習慣都是在重力作用下養(yǎng)成的，人的血液循環(huán)、代謝作用、許多器官的構造和功能都是在重力的影響下形成和完善起來的，如果重力消失，那么這一切會如何呢？它們必然會引起不同的變化，引起人的神經(jīng)系統(tǒng)、以至在經(jīng)常的失重狀況下引起人體形態(tài)的改變。

已經(jīng)找到的避免失重的方法是在飛船和載人衛(wèi)星上形成人造重力，這是使它們繞自己的某一軸線旋轉，產(chǎn)生離心方向的慣性力代替地面上的重力，旋轉體的外壁變成人們腳下的地面。這種作用在內部一切物體上的力的大小與物體到軸線的距離成反比。為了減少飛船和衛(wèi)星結構所受的應力，有人提出不使全部結構旋轉，而在它們上面專門設置一個旋轉部份，以產(chǎn)生供人需要的重力。

近來，一些科學家在研究愛因斯坦提出的不同力場之間關系時，作出一些新的假定。如果在這些研究基礎上能夠找出其他的力場代替重力的作用，那么，人們只要在自己所處的空間內造成這種力場，就可以按預定方向選擇重力了。不過，這樣做是否能夠成功是需要作更長期的探索的。

射線、流星

宇宙輻射和流星粒子帶來飛行中的最大障礙。宇宙射線、X射線都能破壞生物的有機組織，引起人體的各種疾病。宇宙射線中重核成份的危害性更大，對人體的作用將引起更嚴重的后果。如果火箭上的儀器受到這些射線的作用，可能造成指針的附加偏差。飛船在運行中會受到流星粒子的沖擊，它們以高達每秒鐘70公里的速度在星際間動運，假如沖進大氣層，它們便在沿途造成氣體分子的電離，留下長長的電子和離子痕跡，當較大的流星體落到地面上，由于它們積累了很多能量會引起巨大的爆炸。如果這種流星碰到飛船，情況的嚴重就更可想而知了。

不過，事情也并不很可怕，因為星際間實際存在的流星密度很小。根據(jù)近來測定，在邊長為1000公里的立方空間內重至一克的流星體只有一個，飛船同它們相碰的可能性很小。

為防止射線和流星對飛行者的危害需要將飛船和衛(wèi)星裝甲、用特殊的防護板把它們的重要部份包圍起來，像低空作戰(zhàn)的強擊機那樣，對人員和某些機器、設備進行嚴密防護。有些防護壁利用與目前所研究出的防止某些射線的塑料相仿的物質，這可以降低飛船的起飛重量，減少能量消耗；另一些要求嚴密防止流星沖擊的部份應當使用較厚的材料。

飛船沖擊地球的時候，需要考慮使它繞過強烈的電離化區(qū)域。在地球之外，環(huán)繞著兩個由帶電粒子在磁場作用下組成的輻射帶，但在兩個輻射帶之間，在地球的兩極地帶，射線的強度卻顯著下降，如果飛船從這里通過，乘員們就很容易避免宇宙輻射病的威脅。

為了防止飛船同較大的流星體碰撞，應當在飛船上安裝搜索和跟蹤流星的雷達，及時標出迎面來的流星體的運動速度和軌跡，必要時，在它靠近之前快速地改變飛船的方向。將來，可能找出更積極地對付流星的辦法，例如，采用強大的電力或磁力，能夠以更高速作用的沖擊武器，控制選方的流星給飛船讓路或者在爆炸中粉毀。

從事星際航行的人員除了依靠飛船的保護之外，還需要穿上宇宙飛行衣。宇宙醫(yī)學正在研究保護人體避免空間不利因素的作用和積極抵抗這些因素的方法。最近已經(jīng)制造出一些防止宇宙病的藥物和試驗了保護神經(jīng)系統(tǒng)不受破壞的方法。在研究宇宙條件對人體內各種病毒、包括腐生病毒的影響中，初步獲得了它們在宇宙條件下不會引起疾病的結論。

人造大氣

怎樣在飛船和衛(wèi)星內制造適于人的氣候？

人和動物的生活不能缺少氧氣。氧氣的供應問題已在高空飛機、探測火箭和人造衛(wèi)星中解決了。大量的氧氣貯存在飛行器的氧氣瓶中，骯臟氣體通過換氣裝置排向外面或者被專門的吸收二氧化碳和水蒸氣的物質撲捉起來。

但是對于長期在空間工作的宇宙飛船和載人衛(wèi)星這樣做是否合理、是否可能呢？它們是否能經(jīng)常貯備巨量的氧氣供飛行者消耗，是否需要經(jīng)常向外面排出氣體和堆積的廢氣吸收物？一但大型的氧氣貯艙發(fā)生事故，將如何應付這個緊張局面？解決這些問題的最好辦法，是把廢氣收集起來并使氧氣重新還原。就是，在飛船和衛(wèi)星內形成一個連續(xù)的氣體循環(huán)系統(tǒng)，一方面，氧氣在人體內進行生命的化學作用和生成二氧化碳，另方面，二氧化碳與其他物質進行反應并放出氧氣。至于空氣中過多的水蒸氣和其他有害氣體，可以很容易被吸收起、清洗掉，必要時加以過濾。

植物具有吸收二氧化碳，放出氧氣的特性，但是短期內還很難把植物移到天上?，F(xiàn)在應該研究和找出這樣一種活性物質，它既具有上述特性又有較小的體積和重量，便于攜帶耐用，反應效率高。

將來可以考慮把植物移到宇宙空間，如齊奧闊夫斯基所提出的，在空中建立栽培植物的大型溫室。這種溫室可以用通道與飛船或衛(wèi)星相連，也可以把它設置在飛船或衛(wèi)星的一個部位上。供給植物生長的光線可以是陽光或燈光。在前一種情況下溫室的結構較為復雜，需要安裝特殊的防止射線和微流星的厚玻璃，這時溫室中的光線充足，不需消耗電能。后一種情況是用電燈光代替陽光供植物進行光合作用，這種使植物生長的辦法已在地面上成功地試驗過。

為了把植物搬到天上，有許多生物學上的問題需要解決，比如確定植物對變化的重力場的向地反應，研究植物形態(tài)學，生長周期，對空間條件的其他反應等等。此外，搬運植物時需要同時考慮它在空間器械中的生長，再生氧氣和提供人以食物。

除了供氧之外，在飛船上還需要保證氣體適當?shù)某煞莺蛪毫?。壓力過高和過低都會破壞人的正常生理機能和內部組織，但在生命活動不受妨害的條件下應盡可能降低壓力，這樣做既可以減少承受內壓的船身結構強度、減輕起飛重量，又可以減少因為飛船壁突然破壞引起的壓力劇烈地變化帶給人的影響。試驗表明，飛船中的壓力可以降到相當于地面上5000米高空處的壓力，這時為增加氧氣的數(shù)量需要把空氣中的含氧量提高到30%至50%?？刂贫趸嫉暮坎怀^1%，并用導熱性較好，便于迅速調節(jié)艙內溫度的氦氣代替空氣中的部份氮。

在維持飛船內的壓力時除了采用嚴格的氣密性座艙之外，在艙內還應該設有氣壓調節(jié)裝置，它的敏感件能立即發(fā)現(xiàn)壓力的不正常，通過傳導和動作機構、吸出或充入部份氣體，完成自動調壓。減少漏氣危險的另一個辦法是使船艙具有多層結構，并且裝有這樣的材料，它們像現(xiàn)代飛機上的汽油箱那樣，在被打穿之時能夠自行封堵漏洞，除了同外部進行密封之外，飛船內的不同艙間也應進行可靠的密封，使飛船的一個部份在遭受破壞時不致影響其他部份。飛船上還需要備有一些小型的便于攜帶的氣體供應器或氣體再生盒，它們經(jīng)常供乘員們臨時使用。

溫度控制

飛船內的溫度怎樣保證呢？

那里，影響溫度變化的主要因素是什么？在座艙中，人、動物、工作儀器不斷向外散出熱量使艙內溫度增加，在飛船外，宇宙間的嚴寒時刻包圍冷卻著飛船，太陽的光線照耀著飛船的半面，根據(jù)艙身外壁的材料、吸收和反射光線的能力不同而不同程度地接受光能。

為了保持內部的熱量，飛船的多層外壁間應該填充絕熱性良好的材料。調節(jié)溫度的方法可以有下面的幾種：首先，是把火箭的一半涂以白色、另一半涂以黑色。當陽光照射到反射熱線能力很強的白色半面時，飛船幾乎只是向外部散熱、艙內溫度下降。反之，如果黑色半面沖向太陽，由于它能很好地吸收太陽熱線，不斷把熱量輸向內部，因而提高船艙內的溫度?；鸺男D通過調溫——定向裝置、借助沿切線方向噴射的氣流來完成。

這種用飛行器旋轉來實現(xiàn)輸入不輸出熱量平衡的方法并不復雜，但是，這樣做，在許多情況下是很不方便和不適宜的。比方說，一個為完成某種科學考察任務、需要采取一定角向位置進行長期工作的探測火箭，就沒有可能僅僅依靠這種方法進行調溫。

為避免火箭不如意、不應時的轉動，可以采用所謂機械調溫法。在火箭外殼上開裝一些魚鱗片式的調溫窗，窗的外面涂有吸熱能力強的物質，窗里是與座艙內壁相接觸的熱量輻射器。如果火箭需要保溫和增溫就把調溫窗關閉起來，當內部溫度已經(jīng)過高、需要向空間放熱，調溫窗便自動打開、露出里邊的輻射面。蘇聯(lián)行星際站上采用的是一種類似的調溫裝置，在它內部溫度上升到25℃時，“風窗”便敞開，露出放熱的輻射面。

不僅從外部而且要從內部調溫，這對于主動、及時或按特殊要求來控制溫度是不可缺少的。人們很早就學會了利用電熱器供溫，并把這種方法用到地面交通和航空上。宇宙飛船也可以采用這種簡單的方法從內部增溫，但是怎樣從內部冷卻呢？目前看來，最好是在飛船上采用一種既能致熱又能致冷的半導體調溫裝置。當電流從一個方向流過調溫器的元件的時候，調溫器便向艙內放熱，使飛船中的溫度上升，如果使電流反向，那么調溫器便成為致冷器、從艙中吸走熱量，使飛船內部溫度下降。調溫器的工作是根據(jù)人們對溫度的要求而自動進行。這種裝置是簡單和方便的，能量的來源依靠飛船上安裝的太陽能電池。

人在空間，不能長期被限制在狹小的密封的幾乎與外面完全隔絕的座艙里，人們必須有可能在需要時經(jīng)常走出飛船、到空間中去活動和建立聯(lián)系，仿佛現(xiàn)代潛水艇上的人員離開船只進入深海，只是情況更復雜、更危險得多。對于這些廣泛的有趣的和困難的課題，在人類開始星際航行后的年代中，一定會快速地解決。正如今天已把兩年多以前難以想像的物體送入太空一樣。