太空1年生活录:"俯瞰"亚洲的空气 就像病了一样

2017年07月23日 07:39 次阅读 稿源:网易科学人 条评论

该故事出现于近期的《国家地理杂志》上美国宇航局宇航员斯科特·凯利(Scott Kelly)曾连续在太空中停留340天,参加活人太空科学实验。凯利受到不间断监测,以便帮助研究人员了解身体在太空中如何反应,眼睛如何适应太空中的苛刻条件等。在距离地球300多公里远的国际空间站上,斯科特参加了3次太空行走,围绕地球轨道飞行了5440圈,他于2016年3月回到地球上。在这里,他揭示了长期太空旅行面临的生理和情感挑战。

图1:凯利在国际空间站上自拍,背景中可以看到地球

在300多公里远的太空中,我发现自己正以大多数人无法体验到的直观方式观看地球,包括海岸线、地形、山脉以及河流等。世界许多地方都被空气污染,尤其是亚洲,这些地方似乎生病了,需要治疗或至少一个治疗的机会。我们地平线上的大气线看上去就像眼睛离的隐形眼镜那样薄,它的脆弱似乎需要我们来保护。

我最喜欢地球的景色之一在巴哈马群岛,那里有着从浅到暗、颜色鲜明的对比。充满活力的海洋呈现深蓝色与更加明亮的青绿色相融,打旋的东西看起来就像黄金,实际上是太阳反射的浅沙和珊瑚礁。每当有新的宇航员来到国际空间站,我总是要带他们去Cupola模块仓,它完全由玻璃打造,可以透过窗户俯视地球,包括巴哈马群岛。那景象总是提醒我停下来欣赏地球上的风景,这是少数人才能有幸体验到的。

有时候看着窗外的时候,我突然意识到,对我来说每个活着或死去的重要的人(除了我们6个宇航员),都在下面这个星球上。而其他时候,我知道这些工作在我身边的人对我来说就是全部人类。如果我要和某个活生生的人交谈,看着某人的眼睛,请求某人的帮助,和某人分享晚餐,那只能是他们5人中的某个人。

这是我的第四次执行太空任务,也是第二次在国际空间站上驻留,我已经在这里待了3个星期。自从我第一次在太空中醒来后,我越来越了解自己所在的地方。但由于身体定位方面的差异,我依然常常感到困惑。我醒来时发现自己是头上脚下颠倒的,因为在这种黑暗且没有重力的情况下,我的内耳只能在狭小的空间中随机猜测身体的位置。当我打开灯时会产生错觉,房间似乎在快速旋转,并重新定位在我身边,虽然我知道这是大脑调整以应对新的感官输入所致。

对于我来说,宇航员宿舍只是勉强够大,里面塞满了睡袋、笔记本电脑、衣服、化妆品、Amiko(我的女友)和女儿的照片,以及几本平装书。还没有从睡袋里出来,我就把墙上挂着的两台电脑中的一台唤醒,看看我的日程安排。今天的大部分时间将被长长的任务标签“DRAGON CAPTURE”所占据。

国际空间站有时被描述为一个物体,比如:“国际空间站是迄今为止人类制造的最昂贵物体”,“国际空间站是唯一由不同国家制造零部件并在太空中组装的物体”,这些描述都是真的。但是当你在空间站里待上几天、几个星期甚至几个月的时候,它就不象是一个物体了。我们感觉它就像个拥有自己独特个性和特定的地方。它有里有外,拥有无数个房间,每个房间都有不同的用途,有自己的设备和硬件,还有独特的感觉和气味。每个模块都有自己的故事和自己的怪癖。

从外面看,国际空间站就像个巨大的空汽水罐,它们端对端连接起来。空间站的面积与足球场大小相当,主要由美国和俄罗斯制造的五个模块组成,还有来自欧洲、日本的更多模块。其中,美国的模块主要连接左右舷和太空港口,而俄罗斯模块主要连接上下两端,我们也称这些方向天顶和天底。

在我第一次访问空间站和这次任务的过程中,它已经增加到了七个模块,体积膨胀了很多。这种增长不是偶然的,而是反映了20世纪90年代空间站项目开始以来就规划好的装配顺序。每当有新的航天器与空间站接轨,就会有新的“房间”出现,它们通常位于空间站靠近地球的一侧。

随着我们将货物卸下,那些房间会变得更宽敞,但在我们装填垃圾的时候,这些空间又会变小。那不是我们需要空间,特别是在美国这边,空间感觉很宽敞,事实上我们很容易在这里错过彼此。但是,这就像额外的空间出现,而在我们的安排下它们又会消失,这是大多数家庭所没有的奇怪特征。

图2:2015年11月份,凯利进行了长达7小时48分钟的太空行走中,以便重新配置冷却装置。他被安全地拴在空间站上,身上仅有太空服保护他不受辐射和其他太空因素危害

在航天飞机退役之前,美国宇航局就与私营公司签订合同,要求后者开发能够向空间站提供补给的航天器,并在将来某个时候为宇航员提供运送服务。到目前为止,最成功的私营公司就是美国太空探索技术公司,它更多被称为SpaceX,已经研发出“龙”飞船。就在昨天,一艘“龙”飞船刚刚从卡纳维拉尔角的发射架上升空,并进入距离我们10公里的安全轨道上。

今天早上,我们的目标是利用空间站的机械臂捕获它,并把它连接到空间站的对接端口上。捕获来访航天器的过程有点像玩测试手眼协调性能的电子游戏,只不过它涉及到价值数亿美元的真正设备。小小失误不仅会使我们失去或损坏“龙”飞船以及上面价值数百万美元的物资,就连轻微手抖都可能导致航天器撞上空间站。此前补给船曾发生过事故,货运飞船撞上俄罗斯老旧的和平号空间站,幸运的是,上面的宇航员没有在解压过程中遇难。

这些无人航天器是我们可以从地球获得补给的唯一途径。俄罗斯的联盟号飞船有能力向空间站送出3名宇航员,但几乎没有空间运送补给。利用“龙”飞船和猎鹰火箭,SpaceX迄今已经取得很多成功。2012年,该公司成为第一个到达空间站的私营公司。自那时以来,SpaceX已经成为我们的常规补给供应商,并希望未来几年利用飞船运送宇航员。如果能取得成功,SpaceX将成为首家将人类送入太空轨道的私人公司,这次发射将是自航天飞机于2011年退役后,宇航员首次从美国离开地球。

现在,“龙”飞船为我们送来1950公斤重的补给物资,包括食物、饮用水和氧气;能让我们维持生存的系统零部件和其他用品;卫生保健用品,比如针头和可用于抽血和储存样本的真空管和药物;服装、毛巾和浴巾等,所有这些都需要在使用后扔掉。“龙”飞船也将为我们带来新的科学实验设备和样本,以支持当前进行的实验。值得注意的是,在科学实验中还有少量活老鼠,它们被用于帮助研究失重对骨骼和肌肉的影响。

图3:凯利2017年出版的回忆录《耐力:我在太空这一年》(Endurance: My Year in Space)

每艘补给飞船还携带着来自地球家人的小包裹,这是我们一直期待的,还有我们只能享受几天的新鲜食品,直到吃完或它们坏掉。在空间山上,水果和蔬菜似乎比地球腐烂速度快得多。我不知道为什么,看到这个过程让我担心同样的事情也会发生在自己的细胞中。

我们特别期待这艘“龙”飞船的到来,因为2014年10月份另一艘补给船起飞后发生爆炸,那是美国承包商包商Orbital ATK运营的Cygnus。空间站的供应远远超出了目前驻留人员的需要,因此当这些物资丢失时,这里没有立即耗尽食物或氧气的危险。不过,这是多年来首次为国际空间站运送补给失败,导致价值数百万美元的设备损失。像食物和氧气之类的重要物资的损失,使每个人都在想:如果连续发生这样的故障,结果会发生什么?

这次爆炸几天后,维珍银河公司开发的实验性太空飞机在莫哈韦沙漠坠毁,造成副驾驶员丧生。当然,这些失败是不相关的,但是其发生的时间让我们感觉到,多年的成功之后,一连串的坏运气可能会降临到我们身上。

回到我的工作区,我穿好衣服,浏览点击各种电子邮件。穿衣服也是件麻烦事,你不能“坐”或“站着”,但我已经习惯了。最具挑战性的事情是穿袜子,没有重力物我弯下腰,我只使用核心力量和灵活性,把我的腿抬到胸前。想穿什么衣服不存在挑战,因为我每天都穿同样的衣服:有许多口袋的卡其布裤子,穿过大腿的Velcro尼龙搭扣,不能弯腰放东西的时候这非常关键。

我已经决定尝试衣服可以穿多久,这不禁让我想起去火星的主意。内衣可以穿4天而非2天吗?一双袜子穿1个月吗?一条裤子可以穿6个月吗?我的目标是找出答案。我穿上自己最喜欢的黑色T恤和运动衫,因为它陪伴我第三次执行太空任务,可能是服装史上旅行最多的一件衣服。

穿好衣服后准备吃早饭,我打开宿舍门。我推着后墙飘出去,不小心踢到了松散的平装书:《耐力:沙克尔顿不可思议的旅程》(Endurance: Shackleton’s Incredible Voyage),它由艾尔弗雷德·兰辛(Alfred Lansing)所著。在前一次执行太空任务时,我也带着这本书。有时我在空间站中度过漫长的一天后,会翻阅一下这本书,并仔细思考这些探险家100多前经历了什么。

他们被困在浮冰上几个月时间,被迫杀死自己的狗作为食物,险些在严寒中被冻死。他们徒步穿越了曾被视为不可逾越的山脉,即使装备精良、补给充足的探险者都认为无法翻越。最值得注意的是,探险队中没有任何人失踪。当我试图把自己放在他们的位置上时,我认为不确定性肯定是最糟糕的。他们肯定在想自己是不是能活下来,这种怀疑肯定比饥饿和寒冷还要糟糕。

当我读到他们的经历时,我想到他们比我难多了。有时我会特地为此选择那本书。如果我倾向于因为想念自己的家人而感到遗憾,或因为隔离感而感到沮丧,读了几页关于沙克尔顿远征的故事会提醒我,即使在我当前所处的情况下,在某些方面,我肯定无法完成他们取得的成就。我把书塞进了其他私人物品中,也许今晚睡觉前我会读几页。

“龙”飞船现在进入到距离我们10公里的轨道中,并与我们28163公里的时速相匹配。我们可以在外面的摄像机上看到它闪烁的灯光。很快,SpaceX位于美国加州霍索恩的地面团队会控制它接近空间站,2.5公里、1.2公里,然后是250米、30米、10米。在每个停止点,地面团队都会检查“龙”飞船的系统,并评估其位置,然后再继续下一个阶段。

在250米之内,我们将开始介入,以确保飞船保持在安全走廊内,并按预期进行操作。如果有必要,我们准备中止这个过程。当“龙”飞船足够接近时,我的同事萨曼莎·克里斯托弗雷蒂(Samantha Cristoforetti)将利用空间站的机器人手臂抓住它。这是个极其缓慢、深思熟虑的过程,这其中的许多东西在电影和现实生活之间截然不同。

在电影《重力》(Gravity)和《2001:太空漫游》(2001: A Space Odyssey)中,到访的飞船会通过拉链连接到空间站上,并锁定它;然后一个舱口打开,人们通过,整个过程约90秒。但在现实中,我们操作飞船需要非常小心,飞船与空间站都是对方的致命威胁,越靠近危险越大,为此我们需要慢慢操作。

克里斯托弗雷蒂将在Cupola模块仓重点机器人工作站中操作机器人手臂。空间站上唯一的美国宇航员特里·维尔茨(Terry Virts)会充当克里斯托弗雷蒂的助手,我也会帮忙。特里和我挤入克里斯托弗雷蒂所在的Cupola模块仓里,越过她的肩膀观看屏幕上的数据,它们显示着“龙”飞船的速度和位置。

图4:这是2015年,日本航天器为国际空间站带来近5吨重硬件和补给,下面是地中海东部沿岸

和我一样,在加入美国宇航局之前,特里是空军试飞员。他的呼号是弗兰德斯(Flanders),即《辛普森一家》(The Simpsons)中的原型奈德·弗兰德斯(Ned Flanders)。特里拥有弗兰德斯的积极态度,包括乐观、热情以及友善等。我发现他很有能力,我很欣赏他这样的领导者。他是一个共识建立者,而非独 裁者。自从我来到这里以来,他始终尊重我以往的经验,总是乐于听取关于如何做得更好的建议。他喜欢棒球,即使在空间站上也从未放弃过,尤其是Astros或Orioles比赛时。

克里斯托弗雷蒂是曾担任意大利空军战斗机飞行员的少数女性之一,绝对胜任任何相关技术。她也很友好,总是面带笑容,除了具备参加太空飞行的其他资格外,她还有一个难得的语言天赋。她能够流利地听讲英语和俄语(国际空间站上的两种官方语言),还会法语、德语和意大利语。现在,她还在学习汉语。

对于那些希望参加太空飞行的人来说,语言可能是个挑战。我们必须都会说第二语言(我已经研究俄罗斯多年,我的宇航员同事说英语比我说俄语的情况更多),但如果不会讲英语或俄语,欧洲和日本宇航员学习这两种语言会增加很多负担。对克里斯托弗雷蒂来说,这完全不是问题。事实上,她的俄语和英语都很好,她有时充当宇航员之间的翻译,即使是我们要谈论一些微妙或复杂的事情。

位于休斯顿任务控制中心的加拿大宇航员大卫·圣亚克斯(David Saint Jacques)将指导我们通整个捕获过程,在“龙”飞船靠近空间站的每个停留点,他都会宣布飞船的位置。圣亚克斯说:“龙飞船在外环200米内。”所谓外环是围绕空间站的假想半径边界,用来保护我们避免意外碰撞。到了这个位置,空间站中的宇航员有权终止整个过程。这意味着,如果我们失去了与休斯敦的联系,或者“龙”飞船在走廊之外,我们可以自己决定关闭这个进程。

特里回复称:“休斯敦,捕获条件得到确认。我们已经准备好了捕获龙飞船。”在10米距离时,我们关闭了空间站的推进器,以防止意外颠簸。克里斯托弗雷蒂控制机器人手臂,她用左手控制手臂变化(进、出、向上、向下、向左、向右),她的右手来控制手臂旋转(俯仰、翻滚和偏航)。克里斯托弗雷蒂伸出机器人手臂,观看显示器,它们是机器人手臂上的“手”或“末端执行器”的摄像机看到的视图,还有两个视频屏幕显示“龙”飞船的位置和速度数据。

克里斯托弗雷蒂还可以透过大窗户看看她在做什么。她慢慢地、小心翼翼地把机器人手臂伸出空间站,一寸寸地让飞船与空间站接近,绝没有摇摆或偏离轨道。在中央屏幕上,“龙”飞船的抓钩装置变得越来越大。她作出精准的调整,使飞船和机器人手臂完美地结合。手臂慢慢地伸过来,它几乎触到了“龙”飞船。克里斯托弗雷蒂突然扣动扳机,并高呼“捕捉到了”!很完美!

在“龙”飞船和国际空间站之间加压的过程需要几个小时,最重要的是要正确地进行。“龙”飞船对国际空间站构成的危险还没有结束,任何错误都可能导致减压。所以克里斯托弗雷蒂和我一步一步地穿过台阶。我们直到第二天早晨,才会打开通往“龙”飞船的国际空间站舱口。

当克里斯托弗雷蒂滑出的时候,我闻到了明显不同寻常的气味。有点儿像燃烧的味道,还有金属味儿。这不禁让我想起了“国庆节”的烟花气味,而这就是太空的气味。经过一系列的程序,我们终于打开“龙”飞船的舱口,我们的护理包上有明确标记,很容易找到,以及小鼠和新鲜食品。特里和我把包分发给每个人,感觉有点像圣诞老人。

我终于在我的船员宿舍里打开了我的护理包,里面是来自Amiko的诗歌和巧克力(她知道我在太空中想吃糖果,虽然在地球我不太喜欢甜食);新式鞋带,因为在没有重力的情况下系鞋带很难;一瓶弗兰克辣酱;我孪生兄弟马克的照片,显示两个红头发的小男孩正用手指着相机,背面写着:“希望那里的WCS有用!”WCS代表垃圾收集系统,这里指太空马桶;还有来自我的女儿夏洛特和萨曼莎的卡片,他们独特的字迹很容易辨认。

我把所有的东西都收起来,吃了一块巧克力,再检查一下我的电子邮件。我在睡袋里待了一会儿,想着我的孩子们,想着他们正在做什么,然后进入了梦乡。

译者|小小

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