聶海勝、劉伯鳴、湯洪波三位宇航員在天和空間站上已經(jīng)呆了6個月,并且在9月17號乘神舟號宇宙飛船重返地球。
在這6個月時間,地球上發(fā)生了很大的變化,美國撤軍塔利班掌權(quán),而且對于中國人來說最大的變化是教育培訓(xùn)不存在了,學(xué)區(qū)房突然大幅度降價,但是這些都是可以通過時間來改變的。
唯一不能改變的,這三位宇航員的身體可能因在太空中微重力環(huán)境長期駐留,可能會留下永久的損傷,其中最重要的就是骨質(zhì)會流失。
宇航員進入太空,最初幾天之內(nèi)骨質(zhì)就開始流失,最嚴重的損失發(fā)生在進入太空中第2個月和第5個月。宇航員從太空返回地球之后,在幾個月之內(nèi)會恢復(fù)大部分的骨質(zhì),但并不是全部。
目前對于微重力環(huán)境讓人骨質(zhì)流失的原理,有幾個假設(shè),但是全部的機制仍然沒有完全弄清楚。
不久的將來,可以重復(fù)使用的運載火箭就會進入載人宇航系統(tǒng),進入太空成本不斷降低,最終普通人將有機會進入太空。
但是對于普通人來說,長期逗留在微重力環(huán)境引起的各種問題,是不能承受的。
所以專業(yè)的宇航員仍然需要特殊選拔。
人類大規(guī)模進入外太空,需要在太空中重建重力系統(tǒng)。
那么在太空中重建重力系統(tǒng)到底難不難呢?準確的來說,重建重力系統(tǒng)的難度并不在于創(chuàng)造這個物理量本身。
根據(jù)物理學(xué)的等效原理,引力場的局部完全等價于做加速運動的慣性系。
圓周運動就是一種加速運動,可以讓航天器在太空中旋轉(zhuǎn)來制造重力環(huán)境。
通常在科幻中題材中才出現(xiàn)的那種環(huán)形的空間站,就是可以通過旋轉(zhuǎn)來制造重力。
但是,建立巨大的環(huán)形旋轉(zhuǎn)空間站有非常多的難題。
在反重力宇宙飛船出現(xiàn)之前,不能在地面上直接發(fā)射如此龐大的設(shè)備。
一個直徑100米的環(huán)形空間站,必須分成若干段在地面上發(fā)射升空,在太空中現(xiàn)場組裝。
在真空和微重下進行作業(yè)是一個巨大的挑戰(zhàn),尤其是組裝復(fù)雜的設(shè)備。
目前不管是中國的空間站還是國際空間站,宇航員在外太空能夠進行的最復(fù)雜活動,也僅限于把某些設(shè)備進行移位和接口的簡單對接。
這和全靠人力在太空中制造一個龐大的航天器,完全不是一個級別的。
當然,我們可以采取各種輔助性的措施,制造一些在太空中工作的機器人來完成這個工作。雖然這是可以想象的,但是操縱這些機器人仍然需要人力。
總的來說,在太空中進行復(fù)雜生產(chǎn)活動,人類目前還沒有這個能力。
除此以外,在太空中制造巨大旋轉(zhuǎn)空間站,還面臨著一個問題,就是和宇宙飛船的接駁、對接的問題。
在太空中飛行的旋轉(zhuǎn)空間站,不僅具有相對的線速度,還具有繞軸轉(zhuǎn)動的角速度。
所以,與之對接的航天器也必須具有一個同時繞軸旋轉(zhuǎn)的角速度。
當然,在這種太空旋轉(zhuǎn)空間站中間肯定會存在一根軸,用來接駁宇宙飛船,可以大幅度降低對接的難度。但是對于現(xiàn)在的對接系統(tǒng)來說,仍然沒有準備好去和一個旋轉(zhuǎn)的物體對接。
宇航員進入一個旋轉(zhuǎn)的空間站,也面臨著很多的問題。從軸向進入是零重力,但是接近于旋轉(zhuǎn)航天艙的時候,重力會增加。
對于宇航員來說,進入人造重力空間航天艙,相當于從一個幾十米高的梯子往下爬,受傷的危險比較大。
一個微小的物體掉進航天艙,也有可能擊穿航天艙。重力梯度對于航天器的結(jié)構(gòu)損傷可能是危險的。
而且,還有一個非常重要的問題,就是宇航員出艙非常麻煩。
在不旋轉(zhuǎn)的空間站上,宇航員
但是在旋轉(zhuǎn)的空間站上,宇航必須依靠一個系留纜繩才能維持相對靜止。
宇航員在外太空會有俯視太空的感覺,恐高癥的人會覺得自己被一根繩子吊在無底深淵的上空。
隨著轉(zhuǎn)動,這個纜繩很可能和某些物體纏繞,帶來危險。如果斷掉,宇航員會被甩進太空。
宇航員也可以維持航天器的
要減少由于旋轉(zhuǎn)制造重力而帶來的一系列危險性,唯一的途徑就是把旋轉(zhuǎn)空間站
半徑100米的環(huán)形空間站,制造0.5G的重力,每秒鐘要轉(zhuǎn)12度;半徑1000米的航天艙,制造0.5G重力,每秒鐘要轉(zhuǎn)4度;半徑是10公里的環(huán)形空間站,制造0.5G的重力,每秒鐘需要轉(zhuǎn)1.3度。
對于出艙的宇航員來說,在半徑是10公里的環(huán)形空間站附近工作,才比較安全。
但是直徑20公里的巨大空間站,是目前人類想都不敢想的。
我們看到宇航員從外太空返回地面,出艙都是被人抬出來的,假如所有人同時進入外太空,返回地面,誰把我們抬出來?
所以,雖然space X公司的廉價運載火箭可以讓普通人進入太空幾日游。但是,建造巨大的太空城市不只是技術(shù)問題,還涉及人類的生理適應(yīng)性。
人類進入外太空,每個月的骨質(zhì)會流失1%~2%,6個月會流失10%左右。所以,如果要成為一個能夠在外太空和地面自由切換的種族,人類可能還需要再進化幾千年。