在太空中,你的身体就像一个汽水罐

在太空中,你的身体就像一个汽水罐

摘自凯利和扎克·韦纳史密斯所著的《火星上的城市:我们能在太空定居吗?我们应该在太空定居吗?我们真的考虑过这个问题吗?》。版权所有 © 2023。可从企鹅出版社购买,企鹅出版社是企鹅出版集团的子公司,企鹅兰登书屋的子公司。

在地球上,空气从各个方向对你的皮肤施加压力,恒定压力约为每平方英寸 14 磅,或者用荒谬的​​非美制单位表示,即 1 个大气压。这相当于你皮肤上每平方厘米承受 1 升水的重量。你没有注意到这一点的原因与海底虾没有注意到周围的液体会使潜艇内爆的原因相同——你的身体已经适应了地球表面附近的压力。它抵消了周围环境的典型推力,你很少会经历突然的压力变化。

但以苏打水为例。当你购买一瓶密封的健怡百事可乐时,你知道里面充满了气体,但你看不到很多气泡。这是因为瓶子内的压力约为地球表面气压的四倍,二氧化碳在里面保持着稳定悬浮状态。当你打开瓶盖时,里面的东西就暴露在地球相对温和的大气中。所有溶解的气体都以熟悉的泡沫形式涌出。如果你想避免气体突然爆发,你可以在四十米深的海底打开瓶子,那里的压力会将气体保持在原位,海水也不会使健怡百事可乐的味道变差。

你的身体就像苏打水,只不过悬浮在体液中的气体是从大气中吸收的氮气。如果你被传送到外太空,那里的气压为“零”,你的体液会像打开的健怡百事可乐一样发生反应,只不过不是泡沫爆裂,而是氮气泡阻塞你的静脉和动脉,阻止血液、氧气和营养物质的正常流动。潜水员从低深度返回水面时,对这种危险并不陌生。如果你从高压切换到低压太快,就会得“减压病”,俗称“减压病”,因为它通常会影响关节,导致患者痛苦地弯下腰。如果是肺部疾病,就叫“窒息”。如果是大脑疾病,就叫“蹒跚学步”。

如果你暴露在太空中,你很可能就会死亡。事实上,唯一在太空中死亡的人是因突然失压而死亡的。那是 1971 年 6 月 30 日,宇航员 Georgy Dobrovolsky、Vik tor Patsayev 和 Vladislav Volkov 从 Salyut-1 返回。这三名宇航员花了数周时间表演零重力杂技,并在崇拜他们的苏联公众面前进行了电视转播。他们进入太空舱,在短暂关闭舱门后,脱离对接并开始下降。当地面人员到达并打开太空舱时,发现他们仍然坐在那里,安详地死去。试图让他们苏醒过来的尝试被证明是徒劳的——他们每个人都遭受了严重的脑溢血。后续调查确定,当他们脱离空间站时,返回飞船上的一个阀门意外打开,使他们暴露在近乎完美的真空中。

减压病不仅在事故中存在危险,而且每次使用压力服时都会出现问题。你可以把太空服想象成笨重的衣服,但普通衣服本身并不需要提供密封的居住环境。更准确地说,想象一个形状像人的皮革气球。就像气球一样,内部压力越高,弯曲就越困难。在人形气球中,高压意味着关节难以弯曲。非常困难。一种称为“指甲脱层”的现象有据可查,我们鼓励你不要去了解它是什么。因此,尽管国际空间站保持在地球压力下,但美国和俄罗斯的太空服都只有地球压力的三分之一左右。

那么,为什么宇航员在穿上太空服时不会变得弯腰驼背、窒息、摇摇晃晃、甚至死亡呢?因为他们在太空行走前会预先呼吸纯氧,从而去除血液中的大部分氮气。没有氮气,就没有氮气泡。电影可能让你相信英雄宇航员可以穿上太空服跳下去营救,但按照目前的设计,这会导致布拉德·皮特紧紧抓住关节,蹒跚而行,痛苦不堪(虽然很帅气)地死去。

精明的书呆子会问,为什么不让国际空间站的气压和宇航服一样低呢?答案很简单,尽管只要周围有足够的氧气,人类就能在低压下生存,但工程师必须将所有设备设计成在低压纯氧环境中运行。

但纯氧很危险。1967 年,在阿波罗 1 号飞行的准备过程中,机组人员的太空舱内突然出现火花,在纯氧环境中引发了一场大火。三名宇航员——爱德华·怀特二世、罗杰·查菲和古斯·格里森——无法获救,因为温度和压力的突然升高使得内开舱门无法使用,而高温使救援人员无法挽救他们。

苏联发生过一次类似的、更早的事件,但鲜为人知。1961 年初,瓦伦丁·邦达连科 (Valentin Bondarenko) 正在接受宇航员训练,其中一项训练是在高氧加压舱中待上十天。在监禁即将结束时,他从身上取出一个医疗传感器,用酒精棉签擦掉传感器上的粘胶。他心不在焉地把它扔到一边,它落在电热板上。由此产生的火势很快失控,烧毁了他的宇航服。救援人员必须将舱内的氧气放掉,才能到达他身边,不久后他就因休克而死亡。这件事发生在加加林成为第一个进入外太空的人类之前一个月。苏联人宁愿对他们的失败保密,所以当阿波罗 15 号宇航员在月球上留下一块牌匾,上面写着在登月竞赛中丧生的宇航员和宇航员的名字时,邦达连科并不在名单上。直到他去世二十五年后,他的故事才终于被人们分享。

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