遭遇轨道碎片
国际空间站从1998年运行至今,是一个状况非常良好的空间实验室。然而,国际空间站的健康,以及站内宇航员团队的健康,正面临着轨道碎片越来越严重的威胁。
国际空间站受到数百个微流星体和轨道碎片(micrometeoroid and orbital debris,MMOD)防御系统的保护,是地球轨道上有史以来防御最为完善的航天器。尽管足以抵挡微小的尘埃粒子,但这些防御系统还是无法承受一大块太空垃圾的撞击。
国际空间站的关键系统——居住舱和压力舱——是保护最好的部分,但它们仍然可能被一块直径大于1厘米的太空碎片严重破坏。
根据统计模型的估计,地球轨道上大约有29000块直径超过10厘米的太空碎片,而直径1到10厘米的碎片大约有75万块。这些垃圾碎片中,有一些围绕地球运转的速度超过每小时28000公里。在这种速度下,即使很小的碎片都能带来强大的冲击。
虽然低地轨道上的碎片数量不断增长,但类似电影《地心引力》(Gravity)里那样的场景还是很难会出现。这要感谢国际空间站上先进的预警系统。
美国太空监察网络(U.S。 Space Surveillance Network)会对大块的太空垃圾进行常规监控。如果有危险碎片进入国际空间站附近1公里范围的概率达到千分之一,那空间站就会暂时借助停靠的联盟号飞船,临时转移到到更高的轨道上。这样的情况大约每年发生一次。
截至目前,国际空间站还未因为碎片撞击而受到严重的损伤,但为了预防这类情况,宇航员团队会进行定期的减压操作。在这些训练中,宇航员要尝试辨别和密封模拟的泄漏情况。如果空间站真的出现致命性的破裂,全体成员就将直接转移到联盟号飞船中,并返回地球。
无时无刻的微重力和辐射
假设你是一位宇航员,当你乘坐联盟号飞船回到地球表面的时候,你或许会觉得危险已经过去,可以庆祝胜利了。
错!事实上,科学家还远未完全了解微重力对人体的长期效应,另一方面,我们已经知道微重力会带来一些令人不快的负面影响。“微重力环境会损伤人体生理机能,主要是因为身体在太空中感受到的力与在地球上不同,”斯坦福心血管研究所所长Joseph C。 Wu说,“漂浮或者在太空中拉伸自己,并不需要像在地面上时用那么大力,因为太空中没有重力对抗你的动作。这会导致长期太空飞行时最严重的副作用之一:严重的骨质疏松。”
“微重力的另一个副作用是严重的肌肉损失,”Joseph C。 Wu补充道,“与骨骼一样,无法借助重力进行锻炼,会使肌肉组织分解。”Wu目前正在对暴露于低地轨道环境后返回地球的细胞样品进行分析,以研究微重力对心血管生理学和病理生理学的影响。在地球轨道上,心脏在推动血液循环时并不需要十分卖力。与任何不经常使用的肌肉一样,心脏在这种情况下会出现萎缩,并且会变得更接近球形。
微重力对宇航员身体健康的破坏还体现在其他方面,并不只限于骨骼和肌肉的退化。在低重力环境下,体液也会表现出不同的特征,并可能导致一系列问题,包括眼球后部的变形——最终可能会导致严重的视野模糊。2017年由NASA资助的一项研究结果显示,太空旅行的长期影响可能更具有危害性。
通过将人体干细胞移植到小鼠体内,美国维克森林再生医学研究所(Wake Forest Institute for Regenerative Medicine)的科学家团队模拟了相当于为期三年,行程约2.3亿公里的往返火星之旅中受到的深空辐射。研究人员发现,漫长的太空旅行不仅可能削弱宇航员的免疫系统,而且会导致引发白血病的遗传损伤显著增加。
人类在太空中遭遇生命危险的事例很少。日新月异的科技使人类在太空中的存在变得相对安全(至少给人的第一印象如此)。然而,现实情况是,生命可能一个不小心就会殒没在太空中。宇航员们都清楚这一点,然后义无反顾地前往太空。我们应当尊崇那些冒着生命危险,拓展人类科学边界的个人,然后铭记国际空间站的训言:离开地球,为了地球(off the Earth, for the Earth)。(任天)