趙天

在奧斯卡獲獎影片《地心引力》中，宇航員身著太空服，在宇宙空間里掙扎飄浮，最終克服重重困難，回到地球。人類真的僅僅依靠宇航服就能在太空中存活下來嗎？如果能，最多能活多久？

人類不穿太空服能在太空中活多久？

眾所周知，宇宙空間里不存在供生物呼吸的氧氣，這也是生物無法在太空生存的直接原因。人體一旦暴露在宇宙空間里，會瞬間失去外部供氧來源，只能依賴于體內(nèi)血液中儲存的氧氣保持清醒。但血液中的氧氣含量只能保證人在失氧后清醒15秒左右，之后缺氧的血液將被輸送到大腦，人會逐漸失去知覺。然而這并非意味著宇航員被“判了死刑”，如果在宇航員昏迷過去的1～2分鐘內(nèi)將其及時拉回充滿氧氣的空間，他們就有可能被救活。

當我們落水時，本能會讓我們屏住呼吸，以免肺部進水威脅生命；如果我們暴露在太空中時這樣做呢？聽起來不可思議，但這會導(dǎo)致我們更快死亡。

我們在地球上吸氣時，空氣會進入肺部，對肺壁施加相當于地球大氣壓力的恒定壓力，呼吸的過程中波動很小。宇宙空間處于真空狀態(tài)，沒有大氣，也就沒有大氣壓，當我們暴露其中時，沒有大氣壓平衡體內(nèi)的空氣壓力，肺會逐漸膨脹，此時如果你屏住呼吸阻止快速膨脹的空氣離開體內(nèi)，將使肺部加速膨脹并很快破裂。所以一旦暴露在太空中，首先要做的是保持正常呼吸。

人體缺乏大氣壓力，除了肺內(nèi)空氣會膨脹外，體液還會沸騰！

我們的體內(nèi)充斥著的液體，統(tǒng)稱體液。液體都是有沸點的，當液體達到一定溫度時，液體的蒸汽壓將等于其周圍空氣的壓力，這一溫度就是液體的沸點。同樣，體液也有沸點，在沒有外部空氣壓力的太空，體液（唾液、眼淚、汗水等）的沸點將大大降低，進而立即開始沸騰、蒸發(fā)！不過我們的血液不會沸騰，因為血液里的循環(huán)系統(tǒng)能維持血壓穩(wěn)定，防止血液沸騰，但溶解在血液中的氮分子會汽化，使血液循環(huán)組織膨脹，讓我們的身體膨脹至原先的兩倍大，嚴重損害部分器官組織。

好在我們的皮膚有足夠彈性容納蒸汽，待到周遭恢復(fù)正常大氣壓時，我們膨脹的身體也會恢復(fù)正常。

除了缺失大氣帶來的致命威脅外，宇航員暴露在太空中還將承受未屏蔽的宇宙輻射和太陽風，會被曬傷甚至威脅生命安全，會導(dǎo)致人體組織受損、DNA變異，增加癌癥和白內(nèi)障發(fā)生的概率，導(dǎo)致不孕不育。此外，宇宙空間里快速飛行的微流星體和太空碎片，能像子彈一樣射穿人體。

有關(guān)太空的電影和文學作品都告訴我們太空很冷，人體失去宇航服的保護后，會立即被凍結(jié)，但事實并非如此。太空低溫是毫無疑問的，然而人體要被凍結(jié)的話，首先體內(nèi)的熱量需要離開人體，熱量離開人體的唯一途徑是輻射傳遞，輻射的傳導(dǎo)和對流又需要一種介質(zhì)來傳遞熱量，空無一物的太空中恰恰缺失這些介質(zhì)。考慮到熱量在太空中輻射傳遞的速度會很低，所以人體在極寒太空中暴露后，并不會被立即凍結(jié)，而是會在12～20小時內(nèi)被慢慢凍結(jié)。

那人類穿著太空服能在太空中活多久？

宇航員在太空旅行時會穿著兩種不同類型的太空服。

一種是壓力服，于飛船升空和返回地球大氣層時穿，在發(fā)生減壓緊急情況以及升空著陸可能發(fā)生的任何事故時，宇航服可以起到保護宇航員的作用；除此之外，宇航員還需要攜帶氧氣罐或者其他襯墊來抵御太空輻射。

另一種太空服是艙外航天服，顧名思義，這種太空服是宇航員在進行艙外活動時穿著的，用于保護宇航員免遭前文所述的所有威脅。而艙外航天服可分為兩個主要部分：壓力服和生命維持系統(tǒng)。

壓力服由上軀干、下軀干、降溫服和頭盔四部分組成。從內(nèi)而外，宇航員在進行隨意的太空行走之前要首先穿一件降溫服，這件降溫服由網(wǎng)眼氨綸材料制成，覆蓋著100米長的微管，4.4℃～10℃的水持續(xù)流過這些微管，幫助散熱；降溫服外面是堅硬的上軀干部分，由多層輕質(zhì)量玻璃纖維構(gòu)成，最內(nèi)層是一個尿烷涂層可充氣尼龍襯底，起到調(diào)節(jié)身體壓力的作用，可充氣尼龍襯底向外分別是滌綸抑制層和抗撕裂尼龍層；接下來向外的5層是聚酯薄膜層，起到保持體溫的作用；再向外是幾層防水防火層；最外層是由3種不同材料制成的白色涂層，有助于反射陽光。

生命維持系統(tǒng)安裝在太空服上軀干部分，包括氧氣罐、二氧化碳過濾器、電池、壓力調(diào)節(jié)器、無線電和其他通信設(shè)備、水箱、泵、冷卻系統(tǒng)、循環(huán)氧氣扇等。生命維持系統(tǒng)中所有電子和機械組件均通過安裝在上軀干部分的一個顯示控制模塊進行控制。

太空頭盔由堅固的塑料制成，與宇航服類似，它有助于提供一個加壓空間。鍍金護目鏡和遮陽板保護宇航員免遭陽光直射，同時頭盔的通風系統(tǒng)可給生命維持系統(tǒng)輸送氧氣。

壓力服和生命維持系統(tǒng)結(jié)合在一起可充當“單人飛船”，允許宇航員進行地外勘測或者國際空間站必要的艙外維修工作。壓力服中的上軀干和下軀干部分可以保護宇航員免遭宇宙輻射和微流星體的傷害，可提供大氣壓，并有助于保持體溫。

由于在太空艙外活動需要持續(xù)幾小時，宇航員在進行艙外活動之前需要吃食物和喝水。為了謹慎起見，他們還需要將裝飲料的袋子填滿，并在太空服上附加一個水果棒。宇航員可以依據(jù)自己的需要選擇0.6升或者0.9升的飲料袋，從飲料袋中伸出一根帶有閥門裝置的吸管，放置在頭盔中的嘴部旁邊，當宇航員喝水時，吸管閥門會自動打開。水果棒則被可食用的米紙包裹，放在靠近頸部的袖子中，上端延伸至嘴部附近，每當宇航員咬一口水果棒，剩余的水果棒將被拉近嘴部。

生命維持系統(tǒng)背包中的兩個氧氣罐可支持宇航員在艙外活動6.5～8小時，具體時間因人而異，取決于個人的身體代謝率，因為每個人的氧氣消耗量和產(chǎn)生的二氧化碳量都不同。同時，艙外航天服的壓力相當于地球大氣壓的1/3，在該壓力下，空氣中無法容納足夠的氧氣。因此，對于氧氣罐內(nèi)那些純氧氣，二氧化碳量過濾系統(tǒng)也是必不可少的，它能過濾人體呼出的氣體，并幫助未吸收的氧氣再次循環(huán)。一個附在生命維持系統(tǒng)底座的應(yīng)急氧氣包，可提供大約30分鐘的額外氧氣供應(yīng)時間。

因此，宇航員身穿太空服在危機四伏的宇宙空間中最長存活時間，取決于太空服所含的氧氣量。目前的太空服僅能提供6.5～8小時的太空探索時間，如果宇航員希望繼續(xù)飛行，則需要返回飛船更換氧氣罐。迄今為止，最長的太空行走紀錄是宇航員吉姆·沃斯和蘇珊·赫爾姆斯創(chuàng)下的，他們花了8小時56分鐘維修國際空間站。