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2011年09月30日 星期五
中青在线

天宫一号为航天员打造了怎样的家

孙海荣 《 中国青年报 》( 2011年09月30日   03 版)

    随着天宫一号目标飞行器飞向茫茫太空,航天员将在太空拥有新家。天宫一号在太空运行两年,随时准备迎接航天员驾乘飞船入住。航天员要在其中工作、生活并开展科学实验,因此这个家“家具”众多,功能丰富。

    太空锻炼器材

    航天员将来要在天宫一号中连续驻留时间明显延长。长时间失重环境下的飞行会造成肌肉萎缩、骨丢失等症状,需要航天员通过太空锻炼来进行健康维护。因此,天宫一号首次带上了太空锻炼器材,如用于锻炼下肢肌肉的特殊自行车、用于锻炼肩部和背部肌肉的拉力器。下体负压筒则负责对航天员下半身施加负压,促使其血液向下半身流动,改变失重环境中血液朝头部转移的情况。这些都是目前国际空间站通用的失重防护锻炼器材。

    空间医学实验设备

    为了探索航天员长期驻留太空的医学变化规律和防护措施,天宫一号装载了很多空间医学实验设备。如质量测量仪,它能在失重条件下称量人体质量,反映航天员飞行期间体重的变化;骨丢失对抗仪则通过对航天员施加外力刺激,研究如何对抗太空飞行造成的骨丢失。同时,还有一些装置用于研究失重环境下细胞变化的规律、人的心理变化规律,以及进行舱内气体采样分析等。这些研究设备都是针对太空特殊环境专门研制的,涉及航天医学、生物、物理、电子技术、工程等众多学科。相比神舟系列任务,天宫一号的实验设备和项目大大增加,航天员工作量也相应加大。

    人造“地球”环境

    人类想在太空长期逗留,必须设法制造适宜人类生存的小环境。除了维持合适的温度、湿度、压力、氧气等常规环境外,“天宫”还对控制微生物和微量有害气体配备了专门的“武器”。人体是微生物的产生源,代谢的皮屑在空气中以浮尘存在,微生物控制装置能在短时间内对其高效过滤净化。另外,舱内设备和非金属材料会释放微量有害气体,对航天员健康不利。有害气体净化装置能强力去除几十种有害气体,在航天员进入天宫一号前提前开启运行。此外,航天员呼吸、排汗产生的水汽也有冷凝水收集装置定时自动收集。

    废物循环利用的再生设备

    神舟飞船过去携带的都是消耗性资源,航天员衣食住行所需的物资都从地面携带,而天宫一号首次携带了废物回收利用的设备,准备对再生技术进行验证。电解制氧装置可以将纯水制成氧气,动态水气分离装置能对航天员的尿液进行水气分离。未来空间站上尿变水、氧气再生等技术,都与此息息相关。这些技术走向成熟后,将大大减少地面补给,实现尿液、体液和有害气体等资源的回收利用。

    男女航天员衣物

    这次为航天员准备的蓝色睡袋外部绣有祥云图案。相比“神七”的睡袋,它的重量明显减轻,材料具有抗阻燃、防静电、重量轻、松紧可调等特点。天宫一号还为航天员准备了保暖内衣、保暖裤、运动袜、运动服、短裤等。这些衣服的设计都比较特别,主要是考虑太空工作实验的特殊需求,比如,有的衣服装有电缆口,有的口袋用于放置辐射测量仪等。由于天宫一号长期处于无人低压运行状态,会加速衣服材料老化,研究人员在地面作了大量的低压存储试验,用专业设备拉扯衣物,确保其拉伸强度和抗撕裂强度合格。

    航天食品

    现在,部分航天食品已经随天宫一号进入太空,包括蔬菜、肉类、水果和复水汤等,但这些都不能吃,还只是实验品。真正能吃的航天食品要等航天员随飞船带上天。而实验用的这些航天食品,将来要跟随对接的载人飞船返回地面,研究人员要观察它们在天上长期停留后会发生哪些变化。这些食品包里既有成品的菜肴,也有析出的蛋白、脂肪、淀粉等成分。

    据航天食品专家陈斌介绍,太空辐射、舱内温度变化等因素都可能对食品构成影响。他们在地面存储了同批次的航天食品,用于对比研究。将来随航天员上天宫一号的航天食品,种类会非常丰富,也更加符合航天员的口味。

    医学健康监督设备

    航天员在天上的呼吸、心率、血压、体温等指标,牵动着地面飞控人员的神经。天宫一号携带了更新颖、更丰富的医监设备,用于采集航天员生理数据,为航天员的医学健康维护提供技术支持。比如,航天员随身携带的心电装置,能24小时连续记录心电数据,而且不受测控弧段的限制。航天员蹬自行车锻炼时,会戴上一种特殊面罩,采集记录呼出吸入的气体流量、氧浓度等,下传到地面进行分析。测血压的设备和地面袖带式的不同,在胸部连上心电电极,在手指戴上血氧、脉搏波传感器,对心电信号和脉搏波信号进行分析处理,计算出心率、血压、血氧饱和度等生理参数。

    灭火装置

    天宫一号配备了灭火装置。如果火情小,就用灭火湿巾,手套状的,可以随处抓握火苗。它不仅耐高温,而且绝缘性能好,因为太空火灾大多是由电缆引起的。

    灭火器只在火情较大情况下才使用。使用时,航天员戴上防毒面具,按下灭火器上的按钮,喷射出的灭火剂会把着火点和四周氧气隔离。

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