一般返回地球的飞船在距离地面80千米到40千米的高空时,就进入了“黑障区”,在这个高度之上,由于大气层空气稀薄,产生的带电粒子少,所以不会产生电磁屏蔽;而在这个高度之下,飞船已经大大减速了,与空气的摩擦减弱,于是产生的带电粒子也减少了,电磁屏蔽也就不存在了。
在我们的家园地球的位置上天或下地,尚且已经如此困难,宇航员如果远离了地球,遭遇的困难就更大了。
孩子,别离家太远
对于人类来说,太阳系是个危机四伏的地方。火热的太阳除了带给我们光和热,也会抛出大量的高能粒子,而来自银河系的宇宙射线甚至要比太阳所发出的粒子的能量更大。这些粒子射入人体的话,就会破坏细胞中的大分子,包括遗传物质,从而损害人的器官,导致各种疾病,尤其是癌症,甚至可能改变人的基因。
幸运的是,我们生活在地球上,而地球拥有强大的磁场。我们知道,在地球磁场的作用下,奔向地球的高能粒子的路线会发生改变,它们会沿着磁场方向,往地球的南北极运动,有些在极地上空与地球的大气分子碰撞,产生了色彩瑰丽的极光,有些能量更高的带电粒子干脆就从地球旁边绕了过去,飞往宇宙深处。地球磁场就是一面保护地球及其周边空间环境免受高能粒子轰炸的盾牌。
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宇航员进入太空之后,巨大的地球磁场依然有保护作用,因为地球磁场可以延伸到距离地面数百千米的地方,这已经是人造地球卫星的运转轨道了。有时地球磁场甚至可以膨胀,覆盖从地球到月球的广袤空间。这样,宇航员不论是去国际空间站还是月球,受到宇宙射线和太阳高能粒子伤害的概率就大大降低了。
但是,人类的太空探险计划可不只是在地球周围转悠,还将前往火星或者更远的其他星球。就拿去火星来说,旅途已经超出了地球磁场的保护范围,宇宙射线的危害会非常严重。而且,从地球出发去登月,快的话只要几天就能抵达目的地月球。但是如果要去火星,则单程也需要几个月的时间。想想看,这几个月飞船完全暴露在太阳高能粒子和宇宙辐射的轰击之下,如果没有足够的防护,飞船中的宇航员就会有健康和生命之忧。这是多么地危险!
因此要完成更远的太空探险,对宇宙射线的防护措施就不能和登月的防护措施相提并论了,而是要大大加强防护,在这方面,人们还研究得很不够。
杀人利器低重力
失去了地球磁场的保护,前往火星太危险了。那么,只呆在地球附近就没有危险了吗?不,一个可怕的家伙如影随形地跟随着宇航员,威胁着宇航员的健康,它就是低重力,宇航员无法回避的敌人。
做为生活在地球上的生物,为了适应有地球重力存在的环境,我们人体的整个生理结构才变成今天这副模样。所以宇航员进入太空的第一天,就会感到不舒服。这是因为身体各处的体液向身体下部流动时可以借助重力,而向上流动时却要克服重力,体内就进化出来了一些动力系统,像跳动的心脏等等,把体液压上来,以维持正常循环。
可进入太空后,由于失重,体液很轻易地向身体上部甚至头部集中,引起了生理不适。结果宇航员的腿部由于得不到营养,逐渐变得有点儿骨瘦如柴,面部却浮肿了起来。一些宇航员刚升入太空时会感到有些反胃,也是由于胃里的食物在失重条件下在胃里开始折腾造成的。
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低重力环境对宇航员最大的危害,其实是肌肉萎缩和骨质流失。失重让人体放松下来,所有为了对付重力而“打造”的骨头和肌肉开始变得无所事事了。这会有什么后果呢?
美国一所大学的研究人员找来了9名曾在国际空间站生活了6个月时间的美国和俄罗斯宇航员,从他们身上取出小腿肌肉的微小组织样本进行分析,结果发现,肌肉纤维的质量、力量都大大下降,肌肉的功能也严重衰减,总体看,在半年的太空飞行中,这些强壮的宇航员的体力下降了40%以上。肌肉力量的丧失非常严重,年龄30岁到50岁之间的宇航员刚刚返回地球时,肌肉的状况却有如80岁的老人。
别以为上天之前先锻炼一阵会有补救效果。研究还发现,在太空工作同等时间,原先肌肉最健壮的宇航员,最后肌肉状况的减损竟然也最厉害。所以,如果用目前的技术把宇航员从地球送到火星位置,宇航员的肌肉力量损失可能会达到50%。