在床位紧张时,常常听到这样的玩笑话:今晚上把你挂在墙上睡。在航天飞行时,这种睡眠方式一点没有玩笑的成分。在失重环境中,不管在什么地方(飘在空中、靠着墙壁、绑在床上)都可以睡眠。可是,许多人对飘浮睡眠不习惯。一位美国阿波罗飞船宇航员说:“当你在睡眠中发现自己身体下面没任何支撑的东西时,你会有一种掉进万丈深渊的感觉。”同时,为了安全起见,最好还是睡在睡袋中,把睡袋固定在床上或墙壁上,以免到处飘浮,在飞船有速度变化和振动冲击时造成碰伤事故。考虑到人在地面上的睡眠习惯,美国在航天飞机上设置多层水平床铺,每个床铺长1.8米,宽0.75米,有一条能防火的睡袋,睡袋通过绳索和搭钩与床铺相连。睡觉时,钻进睡袋,拉上拉锁,用皮带系住腰部,就可以睡眠了。但是,许多人不习惯睡多层铺。一名欧洲宇航员说,当他在下铺睡眠时,感到好像在床底下睡觉一样。有的人宁愿睡在两层甲板中间的空格中。其实,如果把睡袋挂在墙上,照样可以很好地睡眠。如果将睡袋紧贴墙壁,睡眠时后背可以伸直,会感觉像睡在床铺上一样,只是垂直床铺比水平床铺多占用23%的空间。欧洲航天局设计了一种新睡袋,为双层充气睡袋。充气后,睡袋被拉紧,给人体施加一定的压力,这不仅可以改善胸部血液循环,还可以消除一种飘飘然的自由下落感。
在失重环境中,不管以什么姿势(平躺着、直立着、倒挂着、卷曲着)都可以睡眠。可是,如果完全放松睡眠,人的身体会自然微曲成弓形。大多数宇航员认为,身体微曲比完全伸直睡眠要舒服得多。但是,为了防止腰背病,还是后背伸直睡眠好。
在失重环境中,一切重量消失了,会感到头和躯体分离了一样,手臂也像在自由飘浮。一名苏联宇航员一次把手臂放在睡袋外面睡眠,醒来时在朦胧中发现两只手向他迎面飘来,吓出了一身冷汗。所以,睡眠时最好把手臂放进睡袋中。
在睡觉之前,航天员需要用一根带子将自己和睡袋固定在某个地方,否则睡着之后,由于呼吸气体产生的推力,会将航天员的身体推到空中,在封闭舱内飘来飘去。但也有航天员想享受一下这种飘飘欲仙的感觉,有意将固定在舱壁上的睡袋放松,只用一条绳子牵着,任其飘动,在睡觉中真正成了“夜游神”。
为了给航天员创造类似于在地面睡觉的感觉,在条件许可的情况下,可以让航天员躺在床上睡。国际空间站上就有专门用于放置床铺的卧室,床铺垂直安放在地板与天花板之间,床上铺有褥子,褥子上有睡袋,睡袋上还有通气孔。
在近地轨道飞行的载人航天器,一般90分钟左右绕地球飞一圈,也就是说,一个昼夜的周期只有90分钟,白天黑夜各45分钟,24小时内有16个昼夜交替变化。这种昼夜节奏的变化,使宇航员既不能“日出而作,日落而息”,也不能黑夜工作,白天睡眠。为了保持在地球上形成的生命节律,航天飞行中仍以24小时为周期安排宇航员的作息时间,一般8小时工作,2小时用餐,1.5~2.5小时锻炼,3.5~4.5小时自由活动,8小时睡眠。为了不使快速的昼夜节奏影响睡眠,宇航员在睡眠时应戴上眼罩。更先进的办法是用灯光亮度的变化来模拟地面上的昼夜节奏,以保证其能很好地睡眠。
在“神舟”五号飞船中,杨利伟睡了大约两个小时,其中熟睡阶段有半个多小时。但是,对于长期在太空生活的航天员来说,这样短时间的睡眠是不够的。保证充足和高质量的睡眠,对于航天员保持良好体力完成飞行任务至关重要。一般说来,航天员在太空中的睡眠时间比地面少一些。大部分航天员的睡眠是断断续续的。由于太空环境的影响,航天员一般是睡1~2个小时后就醒了,之后再接着睡1~2个小时或更多些。
同时,在飞船上,各种仪器设备工作时产生的噪声仍然会影响宇航员的睡眠。因此,在太空睡眠时还应戴上隔音帽。进一步的措施是将卧室与其他部分隔开,用消音材料降低噪音的强度。
为了使宇航员能很好地睡眠,地面上也会暂时停止与他们的无线电联系,以免打扰他们。在多人飞船上,一般采用轮流工作制,以保证每个人的睡眠。
尽管如此,仍有许多偶然因素影响宇航员的睡眠。如1982年3月,美国“哥伦比亚”号航天飞机飞行时,因座舱中的静电干扰,指令长洛马斯大部分时间都没睡好,静电的“噼啪”声也影响其他宇航员的睡眠,使大家十分疲劳。地面指挥中心不得不重新安排他们的日程。一些宇航员初进太空时,也会因兴奋而睡不好觉,也有因工作太累和其他种种原因而失眠的,这时就需要依靠药物的帮助了。
对太空睡眠问题,航天医学专家们已做了许多研究。科学家们已采取了许多可靠的措施来保证宇航员的睡眠,并在不断地加以完善。太空睡眠看似是个平凡的问题,但仍有许多问题需要进一步深入研究。
知识点宇宙飞船在太空中的失重现象
首先解释一下什么是失重。失重就是指某一物体对于支撑它的物体的压力或拉力小于自己的重力的状态,如果该物体对支撑它的物体没有压力或拉力那么就是完全失重状态。宇宙飞船在太空中没有物体支撑它,也就是说它对于支撑它的物体没有压力,因此是处于完全失重状态。没有物体支撑它,宇宙飞船为什么没有掉下来呢?那是因为地球对它的引力作为了它绕地球圆周运动的向心力。
宇航员在太空中的梦境
梦,是与睡眠紧密相连的一个问题,大概没有一个人是不做梦的。那么,每个人在太空都做梦吗?太空梦与地球梦有什么不同?太空梦与地球上的生活有什么联系?
苏联的太空医学生物学研究所的专家研究过许多宇航员的太空梦。他们的研究表明,宇航员的太空梦同地球上的梦没什么区别。几次上天飞行的苏联宇航员克利穆克,在太空梦见过和妻子、儿子一起在森林中采摘蘑菇,甚至还闻到了牛肝菌和变形牛肝菌的香味。宇航员贾尼别科夫和萨维内赫都曾梦见过在莫斯科近郊的家乡、星城宇航员训练中心和他们的亲朋好友。另一名苏联宇航员梦见过下大雨,而且这梦中的大雨把他惊醒了,使他辗转难眠。
至于太空梦境的颜色,许多宇航员都十分肯定地回答完全是黑白梦。第一名到太空行走的宇航员列昂诺夫,酷爱绘画,他两次到太空飞行,所做的梦没有一次是彩色的。
但是,世界上第一名女宇航员瓦莲金娜·捷列什科娃1963年6月16日到6月20日乘“东方—3号”飞船在太空飞行71小时,却未做过一次太空梦。
有的宇航员虽然没有做过太空梦,但却遇到过太空幻象。在太空飞行211天的苏联宇航员列别杰夫,一次在他刚刚睡下时,突然眼前一亮,冒出一片闪光,有时像十字架,有时像小球。这时如果想象某人的形象,他就会清晰异常地出现在眼前。为此,他后来有意做了试验,当眼前再次出现闪光时,他就回忆熟悉的地方和友人,结果一切变得非常逼真和亲近。这种状态可保持5~10分钟。
目前,科学家们对太空梦和地球梦一样没有清楚的了解,研究仍在继续。
太空中个人、公共卫生的处理
哪里有人类活动,哪里就有垃圾产生。载人航天也会产生垃圾,或许有些垃圾,当你在地球上时,可以毫不理会,但是,在密封座舱内,却都要小心,人排出的固、液、气体,卫生辅助品,头发,指甲,食物屑,包装材料,损坏的器具和仪器设备产生的废物,更换下来的仪器设备和零部件等等都是垃圾范畴。
放屁,是人的一种正常生理现象,但也是一种令人讨厌的生理现象,特别是那种污染空气的臭屁和发出较大声音的响屁。因此,即使在地面上,放屁也当检点。而在太空中放屁,更是一件很不简单的事。美国宇航局曾对放屁做了专门研究。每人每天平均放屁三次。一天放出的屁,重量约相当于一瓶牛奶。人之所以放屁,是肠内细菌在作怪。在水中放屁,可用玻璃瓶把屁收集起来进行研究。屁的成分包含有数百种气体,其中不少是对健康有害的。飞船的座舱是密封的,而且很狭小,放屁多了会污染座舱环境,使人心情不舒畅,食欲不振,甚至产生疾病。氢和甲烷等可燃气体多了还会发生爆炸。座舱当然有调节设备,但也会增加调节设备的负担,消耗更多的能源。在失重环境中,放屁的微小推力,还会把人推动呢!
因此,在太空环境下,宇航员要尽量少放屁,憋一憋,屁中的氢和氮可由肺部和皮肤排出,其他成分也可进入血液,最后由尿排出。但有时憋屁会让人感觉不舒服,甚至引起精神不振。这时,也不要随时随地放屁,最好是到厕所里去放。为了减少屁源,宇航员们应讲究个人卫生,进食时要细嚼慢咽,使食物在肠胃中得到更好的消化。航天食品应避免选择那些容易产生屁的原料。
在太空放屁难,宇航员在太空大小便更难。如果像地面上一样撒尿,由于失重,射出的尿碰到便桶会反弹回来,溅在宇航员自己的身上,飘浮在空中。拉出来的大便,也会到处飘浮。载人航天初期,宇航员将尿撒在尿袋中,然后倒掉;大便时,将袋口带胶布的粪袋贴在臀部上,大便完将用过的手纸和消毒水放入袋中,合上袋口,然后抛弃,或者用手将袋中的东西揉捏在一起,放在贮存箱中带回地面检验。加消毒水和揉捏是为了彻底消毒,不然粪便在袋中腐烂,产生气体,袋子膨胀,甚至将袋子胀破,就会污染环境。
经检验,这种方法是不可靠的,稍不注意,屎尿就从袋中飞出来。后来,这种情况得到了逐步改进,美国在“天空实验室”上装有侧孔式厕所,就是在舱壁上开一个口子安上便座,大便时双手抓住便座旁的把手,将臀部贴在便座上,粪便由气流抽入一个袋中,水分和臭气通过过滤网兜进入一个容器中处理。便袋中的干粪便就地处理或带回地面。小便则对准一个漏斗,尿通过一根管子被抽入容器中处理。
这种大小便方法是对男宇航员设计的,但是随着女性宇航员的出现,女宇航员在大小便时,会有很多不方便。要使妇女在太空失重环境中小便并符合卫生要求,是很不容易的一件事。为了解决这个特殊问题,美国宇航局对此进行了研究。根据获得的资料,为航天飞机研制了一个男女共用的马桶。马桶的前端安有尿收集器,以满足妇女便尿的要求。使用这种马桶时,臀部坐在便座上,然后把固定带系在腰上,双手抓住把手,小便和大便分别被吸入不同的桶里。把手旁有一个控制杆,可以调节吸嘴的空气流量。臭气经臭气过滤器排除。部分粪便进入样品收集袋中经冷冻贮存,带回地面化验研究。便后,便桶盖自动封闭,里面形成真空使粪便干燥,固体部分弃之舱外,液体部分经再生处理,作为使用水。