微重力
在发射、变轨和登陆时,你会经历加速。每次太空之旅,你总会在某个阶段经历微重力(失重)。如果是亚轨道飞行,失重仅仅出现在抛物线飞行的几分钟里。如果你前往一个绕地运动的太空旅馆,那么只要你在轨道上就会始终处于失重状态。[4]如果你前往月球或其他天体,你也会经历失重。失重听起来很刺激,但对人类来说极具破坏力。我们将在第6章和第7章中详细讨论失重带来的短期和长期的影响,这里,我仅对人在失重环境下的初始体验做些解释,因为你的行前训练会包括失重训练。
我们感知重力的器官——知道哪个方向是向下——位于我们的内耳。内耳中有一些细小的钙点,被称作耳石。它们躺在极细的毛发——纤毛上。正常情况下,耳石被重力向下拖拽,与纤毛相连的神经可以感知纤毛对耳石的反应。例如,当你的身体前倾时,耳石朝内耳的前部运动,带动纤毛向前弯曲。你的大脑将这解释为“我在向前倾斜”。
然而,在失重状态下,你的耳石不受重力拖拽,所以无法给大脑提供方向信息。这时,你不得不依靠你的眼睛。问题是在失重状态下,你不知道哪个方向是向下,所以你的眼睛也不能提供方向信息。即使贴着“此为向下”这样的标识,你的大脑还是试图从内耳获得指引,但内耳却不能提供有效信息。
在第一次经历微重力的人当中,大约有四分之三会出现定向障碍,这被称为太空适应综合征(Space Adaptation Syndrome)或太空病。如果你曾经晕过船,你会有个大致的概念。船在海上颠簸摇晃带来的影响跟微重力下的神经混乱基本相似。船的运动使你的大脑混乱,而你的反应跟在太空差不多:你会呕吐。实际上,游轮公司的工作人员在巡游的第一晚会在游轮各处发放呕吐袋,因为在旅程初期,人人都有可能用得上。太空病的症状包括恶心、呕吐、极度头痛、嗜睡、定向障碍、出汗、食欲不振等。定向障碍可能会让你在不动的情况下也感觉天旋地转。好消息是,太空病通常是一次性的,且持续时间不超过三天。所以,我们现在来谈谈为适应失重状态你需要做哪些准备。
如果你对失重缺乏了解、体验和准备的话,太空旅行很可能会让你失望透顶。你可以借助药物来避免在短途飞行中患太空病。你在穿宇航服期间需要不间断给药[5],但停药后,你还是会容易患上太空病。这时,大家可能会鼓励你挺过去。为了帮助你了解太空病(可能的话在进入太空之前亲身体验),你将在出发之前接受失重训练。
你将在一架喷气式飞机上接受失重训练,而这架飞机会像海豚在海上追逐船只一样沿着上下跳跃的路线飞行(见图1.9)。在此期间,你可能会经历太空病。在抛物线飞行阶段,你会处于失重状态。用于失重训练的飞机叫作“呕吐彗星”(Vomit Comet),在每次飞行训练中,“呕吐彗星”都要沿着上下弧线飞行多达30个来回。在单次来回里,失重状态持续15~30秒,之后飞行员将飞机拉起,飞机停止俯冲,开始水平飞行,然后上升,开始下一个来回。即便是这样短时间的失重也会导致许多人呕吐。在平飞和上升阶段,你将经历约2g的加速度。
地球上的失重训练也可以在水下或通过地上特殊悬吊来进行,训练的目的是让你学会在失重状态下进行各种操作。通常情况下,我们在水里会漂浮起来,但你可以系上重物来抵消水对你产生的浮力。有了这些配重且穿着密封的宇航服,你就能浮在某个给定的深度,既不会浮上去,也不会沉下来。这被称为中性浮力(neutral buoyancy),可以用来模拟太空的微重力环境。然而,当你在水下或地上穿着宇航服进行失重训练时,你需要贴着一张防吐皮肤贴。
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