人在宇宙中

凡　人

如果说两年多以前，人们最关心的是如何使物体摆脱地心引力的束缚飞到宇宙空间，那么在成功地发射了人造卫星和强大的宇宙火箭的今天，人们已把很大的注意力转到使人安全和健康地从事宇宙飞行、顺利地回到地球和降落到其他星球表面的问题上来了。

人在飞往宇宙的道路上、在空间的生活中会遇到许多困难。比如说，我们终日生活在地面，由于地球大气层的保护使我们避免了宇宙射线和太阳辐射的有害作用，避免了流星粒子、尤其是较大流星的致命冲击、以及带电粒子群对生命机体的影响。宇宙中的情况就不同了。在那里，没有大气层的保护，却有各种射线在流动和高速的粒子在疾飞，它们能破坏有机生命、破坏和击穿飞船，影响仪器的工作，损害太阳能电池和光学器件的表面等等。

在地面上，大气层提供我们生命活动所必需的氧气，维持我们生活需要的正常的气压。宇宙空间却没有氧气和气压。

生命的存在是需要一定强度范围的，过度的寒冷和酷热都将引起它的瓦解。宇宙深空是一个被冻结一切的严寒所笼罩的沉寂的世界，它的温度接近于绝对零度……

这样看来，那里的一切条件都是非常严酷的。

但是，尽管如此，人们却寻找了愈来愈多的方法去实现世世代代的理想——飞到宇宙中、在地球之外建立自己的生活。

为了尽早地实现人们的天外飞行，科学工作者正在努力地研究宇宙环境、太空飞行条件、确定空间环境带来的生物学上的危险，找出在宇宙环境中保护有机体的方法，并在星际飞船和载人卫星上创造正常的生活和工作条件。

过载

从地面起飞的火箭，由于加速度很大，里面的人和动物受到过载的作用，呼吸感到困难，心脏跳动频率增加，生理机能发生变化。如果加速度更大，人就无法抗拒体重的过度增加和它造成的严重后果。

在考虑避免火箭加速时间带给人的危害的时候，除了对火箭的加速度大小予以限制之外，还需充分研究如何提高人体承受过载的积极能力，这对于减少火箭的能量消耗、提高运输的经济性是有益的。载人火箭应当规定一个加速度的临界值，临界加速度的大小取决于火箭的功用、飞行期限、乘员健康情况等因素。

为了提高飞行员耐受超负荷的能力，在宇宙飞行的加速和减速段需要穿上一种抗过载服装、或称为“抗g服”，它们是为了抵抗大加速度的作用而专门制造的。此外，飞行员在座舱中应有合理的姿式，姿式不当，将会以很大程度降低人耐受过载的能力。

宇宙医学将更多地研究人在过载时期发生的生理和心理上的变化，研究综合应力、火箭上的振动和噪音对身体的影响，制造调节这个时期人的生理机能的药物以及在火箭上安置其他有益于人的抗过载能力、消除生理、心理恶化现象的设备，减振防噪音装置。

失重

火箭速度达到预定值之后发动机停止工作，星际飞船继续依靠惯性和星体对它的引力在空中运行，这时乘员们处于长期失重的状态之中。到目前为止，我们还不知道长期失重的情况如何，人们是否能够承受，这会引起什么后果？现在，只在人的实验和动物的飞行中实现了为时较短的失重状态。据已有资料看来，动物在失重初期，心脏跳动和呼吸的频率有所下降，神经系统因为接受外界的信号作用减少而影响自己的调节机能，这时，动物可能处于悬空的状况中。

假如失重期限过久，人们会不会丧失在空间的定向能力、丧失动作的协调和清晰思考的能力呢？我们知道，人的一切动作、活动、走路和工作习惯都是在重力作用下养成的，人的血液循环、代谢作用、许多器官的构造和功能都是在重力的影响下形成和完善起来的，如果重力消失，那么这一切会如何呢？它们必然会引起不同的变化，引起人的神经系统、以至在经常的失重状况下引起人体形态的改变。

已经找到的避免失重的方法是在飞船和载人卫星上形成人造重力，这是使它们绕自己的某一轴线旋转，产生离心方向的惯性力代替地面上的重力，旋转体的外壁变成人们脚下的地面。这种作用在内部一切物体上的力的大小与物体到轴线的距离成反比。为了减少飞船和卫星结构所受的应力，有人提出不使全部结构旋转，而在它们上面专门设置一个旋转部份，以产生供人需要的重力。

近来，一些科学家在研究爱因斯坦提出的不同力场之间关系时，作出一些新的假定。如果在这些研究基础上能够找出其他的力场代替重力的作用，那么，人们只要在自己所处的空间内造成这种力场，就可以按预定方向选择重力了。不过，这样做是否能够成功是需要作更长期的探索的。

射线、流星

宇宙辐射和流星粒子带来飞行中的最大障碍。宇宙射线、X射线都能破坏生物的有机组织，引起人体的各种疾病。宇宙射线中重核成份的危害性更大，对人体的作用将引起更严重的后果。如果火箭上的仪器受到这些射线的作用，可能造成指针的附加偏差。飞船在运行中会受到流星粒子的冲击，它们以高达每秒钟70公里的速度在星际间动运，假如冲进大气层，它们便在沿途造成气体分子的电离，留下长长的电子和离子痕迹，当较大的流星体落到地面上，由于它们积累了很多能量会引起巨大的爆炸。如果这种流星碰到飞船，情况的严重就更可想而知了。

不过，事情也并不很可怕，因为星际间实际存在的流星密度很小。根据近来测定，在边长为1000公里的立方空间内重至一克的流星体只有一个，飞船同它们相碰的可能性很小。

为防止射线和流星对飞行者的危害需要将飞船和卫星装甲、用特殊的防护板把它们的重要部份包围起来，像低空作战的强击机那样，对人员和某些机器、设备进行严密防护。有些防护壁利用与目前所研究出的防止某些射线的塑料相仿的物质，这可以降低飞船的起飞重量，减少能量消耗；另一些要求严密防止流星冲击的部份应当使用较厚的材料。

飞船冲击地球的时候，需要考虑使它绕过强烈的电离化区域。在地球之外，环绕着两个由带电粒子在磁场作用下组成的辐射带，但在两个辐射带之间，在地球的两极地带，射线的强度却显著下降，如果飞船从这里通过，乘员们就很容易避免宇宙辐射病的威胁。

为了防止飞船同较大的流星体碰撞，应当在飞船上安装搜索和跟踪流星的雷达，及时标出迎面来的流星体的运动速度和轨迹，必要时，在它靠近之前快速地改变飞船的方向。将来，可能找出更积极地对付流星的办法，例如，采用强大的电力或磁力，能够以更高速作用的冲击武器，控制选方的流星给飞船让路或者在爆炸中粉毁。

从事星际航行的人员除了依靠飞船的保护之外，还需要穿上宇宙飞行衣。宇宙医学正在研究保护人体避免空间不利因素的作用和积极抵抗这些因素的方法。最近已经制造出一些防止宇宙病的药物和试验了保护神经系统不受破坏的方法。在研究宇宙条件对人体内各种病毒、包括腐生病毒的影响中，初步获得了它们在宇宙条件下不会引起疾病的结论。

人造大气

怎样在飞船和卫星内制造适于人的气候？

人和动物的生活不能缺少氧气。氧气的供应问题已在高空飞机、探测火箭和人造卫星中解决了。大量的氧气贮存在飞行器的氧气瓶中，肮脏气体通过换气装置排向外面或者被专门的吸收二氧化碳和水蒸气的物质扑捉起来。

但是对于长期在空间工作的宇宙飞船和载人卫星这样做是否合理、是否可能呢？它们是否能经常贮备巨量的氧气供飞行者消耗，是否需要经常向外面排出气体和堆积的废气吸收物？一但大型的氧气贮舱发生事故，将如何应付这个紧张局面？解决这些问题的最好办法，是把废气收集起来并使氧气重新还原。就是，在飞船和卫星内形成一个连续的气体循环系统，一方面，氧气在人体内进行生命的化学作用和生成二氧化碳，另方面，二氧化碳与其他物质进行反应并放出氧气。至于空气中过多的水蒸气和其他有害气体，可以很容易被吸收起、清洗掉，必要时加以过滤。

植物具有吸收二氧化碳，放出氧气的特性，但是短期内还很难把植物移到天上。现在应该研究和找出这样一种活性物质，它既具有上述特性又有较小的体积和重量，便于携带耐用，反应效率高。

将来可以考虑把植物移到宇宙空间，如齐奥阔夫斯基所提出的，在空中建立栽培植物的大型温室。这种温室可以用通道与飞船或卫星相连，也可以把它设置在飞船或卫星的一个部位上。供给植物生长的光线可以是阳光或灯光。在前一种情况下温室的结构较为复杂，需要安装特殊的防止射线和微流星的厚玻璃，这时温室中的光线充足，不需消耗电能。后一种情况是用电灯光代替阳光供植物进行光合作用，这种使植物生长的办法已在地面上成功地试验过。

为了把植物搬到天上，有许多生物学上的问题需要解决，比如确定植物对变化的重力场的向地反应，研究植物形态学，生长周期，对空间条件的其他反应等等。此外，搬运植物时需要同时考虑它在空间器械中的生长，再生氧气和提供人以食物。

除了供氧之外，在飞船上还需要保证气体适当的成份和压力。压力过高和过低都会破坏人的正常生理机能和内部组织，但在生命活动不受妨害的条件下应尽可能降低压力，这样做既可以减少承受内压的船身结构强度、减轻起飞重量，又可以减少因为飞船壁突然破坏引起的压力剧烈地变化带给人的影响。试验表明，飞船中的压力可以降到相当于地面上5000米高空处的压力，这时为增加氧气的数量需要把空气中的含氧量提高到30%至50%。控制二氧化碳的含量不超过1%，并用导热性较好，便于迅速调节舱内温度的氦气代替空气中的部份氮。

在维持飞船内的压力时除了采用严格的气密性座舱之外，在舱内还应该设有气压调节装置，它的敏感件能立即发现压力的不正常，通过传导和动作机构、吸出或充入部份气体，完成自动调压。减少漏气危险的另一个办法是使船舱具有多层结构，并且装有这样的材料，它们像现代飞机上的汽油箱那样，在被打穿之时能够自行封堵漏洞，除了同外部进行密封之外，飞船内的不同舱间也应进行可靠的密封，使飞船的一个部份在遭受破坏时不致影响其他部份。飞船上还需要备有一些小型的便于携带的气体供应器或气体再生盒，它们经常供乘员们临时使用。

温度控制

飞船内的温度怎样保证呢？

那里，影响温度变化的主要因素是什么？在座舱中，人、动物、工作仪器不断向外散出热量使舱内温度增加，在飞船外，宇宙间的严寒时刻包围冷却着飞船，太阳的光线照耀着飞船的半面，根据舱身外壁的材料、吸收和反射光线的能力不同而不同程度地接受光能。

为了保持内部的热量，飞船的多层外壁间应该填充绝热性良好的材料。调节温度的方法可以有下面的几种：首先，是把火箭的一半涂以白色、另一半涂以黑色。当阳光照射到反射热线能力很强的白色半面时，飞船几乎只是向外部散热、舱内温度下降。反之，如果黑色半面冲向太阳，由于它能很好地吸收太阳热线，不断把热量输向内部，因而提高船舱内的温度。火箭的旋转通过调温——定向装置、借助沿切线方向喷射的气流来完成。

这种用飞行器旋转来实现输入不输出热量平衡的方法并不复杂，但是，这样做，在许多情况下是很不方便和不适宜的。比方说，一个为完成某种科学考察任务、需要采取一定角向位置进行长期工作的探测火箭，就没有可能仅仅依靠这种方法进行调温。

为避免火箭不如意、不应时的转动，可以采用所谓机械调温法。在火箭外壳上开装一些鱼鳞片式的调温窗，窗的外面涂有吸热能力强的物质，窗里是与座舱内壁相接触的热量辐射器。如果火箭需要保温和增温就把调温窗关闭起来，当内部温度已经过高、需要向空间放热，调温窗便自动打开、露出里边的辐射面。苏联行星际站上采用的是一种类似的调温装置，在它内部温度上升到25℃时，“风窗”便敞开，露出放热的辐射面。

不仅从外部而且要从内部调温，这对于主动、及时或按特殊要求来控制温度是不可缺少的。人们很早就学会了利用电热器供温，并把这种方法用到地面交通和航空上。宇宙飞船也可以采用这种简单的方法从内部增温，但是怎样从内部冷却呢？目前看来，最好是在飞船上采用一种既能致热又能致冷的半导体调温装置。当电流从一个方向流过调温器的元件的时候，调温器便向舱内放热，使飞船中的温度上升，如果使电流反向，那么调温器便成为致冷器、从舱中吸走热量，使飞船内部温度下降。调温器的工作是根据人们对温度的要求而自动进行。这种装置是简单和方便的，能量的来源依靠飞船上安装的太阳能电池。

人在空间，不能长期被限制在狭小的密封的几乎与外面完全隔绝的座舱里，人们必须有可能在需要时经常走出飞船、到空间中去活动和建立联系，仿佛现代潜水艇上的人员离开船只进入深海，只是情况更复杂、更危险得多。对于这些广泛的有趣的和困难的课题，在人类开始星际航行后的年代中，一定会快速地解决。正如今天已把两年多以前难以想像的物体送入太空一样。