又到了我們神舟飛船發(fā)射的日子，時(shí)間過得真快，大家掐著手指算了算日期。

從2003年的10月15日，楊利偉乘坐神州5號(hào)載人飛船進(jìn)入太空算起，到現(xiàn)在已經(jīng)是整整18年了。18年啊，足夠一個(gè)孩子長大成人念大學(xué)了，真是挺感慨的。

這一次，我們的神州13號(hào)飛船把翟志剛、王亞平和葉光富3位航天員送入了太空，翟志剛是老手了，擔(dān)任指令長，王亞平是女航天員，也上過太空，倒是葉光富從來沒上去過，算是新手吧。發(fā)射的過程倒是很順利，其中有一幕畫面是火箭和月亮同框，那倒是顯得非常漂亮。

這一次神舟13號(hào)和以往都不太一樣，這次采用的是徑向?qū)?。天宮空間站的節(jié)點(diǎn)艙有四個(gè)對(duì)接口，左右兩個(gè)對(duì)接口是專門用來對(duì)接大型艙段的，未來要和夢天號(hào)以及問天號(hào)對(duì)接。尾部還有一個(gè)對(duì)接口，不過尾部的這個(gè)對(duì)接口通常是用來對(duì)接天舟貨運(yùn)飛船的。只剩下前向和徑向兩個(gè)對(duì)接口是用來對(duì)接神舟載人飛船的。

神舟12和神舟13交接班采用的是“先下后上”的方式。如果未來要在空間站實(shí)現(xiàn)交接班，那么必須是先上后下。也就是說我們的空間站要同時(shí)對(duì)接兩艘神舟飛船。這時(shí)候前向?qū)涌谝呀?jīng)被第1艘飛船占據(jù)了。第2艘飛船就只能對(duì)接下邊的那個(gè)接口，也就是徑向?qū)涌?。所以，徑向?qū)右彩潜仨氄莆盏囊豁?xiàng)技術(shù)。

神舟13號(hào)徑向?qū)映晒?/p>

徑向?qū)涌诤颓跋驅(qū)涌谑遣灰粯拥?。前向?qū)泳秃帽饶鷱钠ü珊箢^追著公交車跑，沒有左右上下偏移的問題，只有前后遠(yuǎn)近追的上追不上的問題。徑向?qū)泳吐闊┒嗔?，就好比你要從公交車的?cè)門上車，可是公交車在橫著運(yùn)動(dòng)，你要考慮的不僅僅是前后距離，還有左右偏移。顯然要比從屁股后邊追麻煩多了。

在太空里是三維運(yùn)動(dòng)。那是上下左右前后全都要考慮，全都要對(duì)準(zhǔn)。麻煩程度大大增加。不過這次對(duì)接還算順利，全都是計(jì)算機(jī)操縱自動(dòng)完成的。

王亞平的“馬尾”變成了“沖天辮”

現(xiàn)在，他們已經(jīng)順利的進(jìn)入了天宮空間站，畢竟是第一次上來嘛，看著哪兒都新鮮。王亞平扎了個(gè)馬尾辮，在太空失重的環(huán)境下飄起來了，變成沖天辮了，以前只在動(dòng)漫里見過，沒想到這回見到真人版了。

這次任務(wù)的時(shí)間長達(dá)六個(gè)月，期間也會(huì)遇上新艙段發(fā)射對(duì)接，空間站的體積會(huì)加大很多。而且他們還有好幾次出艙行走的機(jī)會(huì)。王亞平將會(huì)成為我國第一個(gè)實(shí)現(xiàn)太空行走的女航天員。

我國目前只有兩名女性宇航員，一個(gè)劉洋一個(gè)王亞平。劉洋是1978年生的，王亞平是1980年的。屈指一算，她這個(gè)80后都41歲了。其實(shí)歐美的宇航員歲數(shù)也都不小了，因?yàn)槊绹鴱?011年以后就失去了把人送入太空的能力，那么多人只能排著隊(duì)等著搭乘俄羅斯的聯(lián)盟號(hào)飛船，一次才運(yùn)3個(gè)人，后邊有一大批人排大隊(duì)等不上。所以一直等到40來歲才有機(jī)會(huì)，甚至是50來歲才上太空?，F(xiàn)在美國靠龍飛船恢復(fù)了載人航天的能力，這個(gè)情況應(yīng)該能緩解一點(diǎn)。

這一次，航天員要在太空里駐留半年之久。比上一次神州12號(hào)的3個(gè)航天員居住的時(shí)間長了一倍。人類在空間站長期駐留，原本不是問題的問題，也就成了問題。人是離不開吃喝拉撒睡的。在太空這個(gè)封閉空間里，也還是這些老問題。

首先從吃說起吧。在太空里，是不可能像我們地面這樣想吃什么吃什么的，您沒事點(diǎn)個(gè)外賣，太空超出服務(wù)范圍，人家不送。

俄羅斯的航天食品

毫無疑問，太空里的食物都是地面上做好了帶上去的。那就涉及到保存的問題，比較常見的是罐頭食品和脫水食品。脫水食品啊，顧名思義都是“干的”，在太空里拿水泡開了才能吃，拿微波爐轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)就能吃熱的了。

自然型食品就是普通食品，想必大家也都看到聶海勝他們3個(gè)航天員在天宮空間站里啃蘋果的視頻了，看他們仨吃得那叫一個(gè)開心啊。湯洪波啃得最快，扎著馬步就把蘋果啃完了，弄得國外的網(wǎng)友都羨慕嫉妒恨，蘋果就屬于自然型食品。

不過那自然型食品不會(huì)太多，蘋果份量也不輕，自然是不能多帶。大部分還是脫水食品?？诟猩掀鋵?shí)是有一些問題的。也有一些新型的航天食品對(duì)口感的影響比較小，比如說輻照食品。

國際空間站里的漢堡包

在國際空間站上，肉類和面包通常是用這種方法處理的。日本人是到哪兒都忘不了拉面，韓國人到哪兒都忘不了泡菜。他們把泡菜和泡面做成了輻照食品，也就是說用高劑量的伽馬射線照射，經(jīng)過這樣處理的食品是可以保存很長時(shí)間的，而且基本不破壞原來的營養(yǎng)成分。

太空拉面

NASA研究用紅色LED來培養(yǎng)植物

現(xiàn)在國際空間站也開始供應(yīng)一些新鮮的水果和蔬菜，數(shù)量也并不多。我們的天宮空間站上未來應(yīng)該也能提供新鮮的水果和蔬菜，因?yàn)槲覀冎腥A民族是一個(gè)非常擅長種菜的民族。那真是走到哪兒種到哪兒，到太空也不能例外。而且，我國已經(jīng)制定了登陸火星的計(jì)劃，在太空里種菜就不僅僅是個(gè)愛好，而是一個(gè)必須要面對(duì)的技術(shù)難關(guān)。去火星的路途可是非常漫長的，中間也得不到任何補(bǔ)給，那就只能全靠自己了。

俄羅斯和其他國家合作搞了一個(gè)“火星500”試驗(yàn)。從全世界招募了幾名志愿者。在一個(gè)封閉的實(shí)驗(yàn)艙里生活足足520天。一切資源都是事先存放在實(shí)驗(yàn)艙里的，和外界的通訊聯(lián)系也有很大的延遲。就是為了模擬飛船飛向火星的生活狀態(tài)。我們中國也有一個(gè)志愿者叫王躍參與了這個(gè)實(shí)驗(yàn)。他面臨的最大的困難就是吃飯，500多天吃不到中國菜。他實(shí)在是太想念家鄉(xiāng)的味道了，想吃個(gè)拉條子，可惜實(shí)驗(yàn)艙里面沒有啊。再說，俄羅斯提供的航天食品雖然也盡量做到味道可口，但是真要吃上好幾個(gè)月，吃上一年多，估計(jì)您都能吃出心理陰影。

王躍走出火星500實(shí)驗(yàn)艙

所以在太空里種菜就成為一個(gè)非常好的補(bǔ)充。這是對(duì)士氣最大的提振。當(dāng)然啦，畢竟太空嘛，你想吃個(gè)炒菜，西紅柿炒雞蛋？那肯定是不行的。你最多做個(gè)蔬菜水果沙拉，或者你教外國宇航員拍黃瓜，這也是涼拌的。吃不完可以放在冰箱里，空間站里也有冰箱，保存幾天沒問題。

最后，還有非常重要的一大類食品叫功能食品，其實(shí)就是為了補(bǔ)充航天員身體所需的各種營養(yǎng)成分。太空里的環(huán)境和地面畢竟不一樣。他們對(duì)抗輻射要求很高。那么也就需要提高食品中的天然抗氧化劑的含量，比如說原花青素、Ω-3脂肪酸，甚至是植物的膳食纖維都可以預(yù)防或者是改善輻射造成的傷害。

還有，在失重環(huán)境下，宇航員的腸道菌群也可能退化。所以呢，還需要考慮增加一些富含益生菌的食品。意大利人曾經(jīng)把普通酸奶加上藍(lán)莓作凍干處理帶上太空。在地上是民以食為天，在太空里也是一樣，吃飯從來都是頭等大事。

當(dāng)然啦。空間站肯定是備有常用的藥品的，因?yàn)楹教靻T在太空里生了病，那可不是鬧著玩的。當(dāng)然有些事兒不屬于生病，比如說女性的生理期。我們這次可是有女性宇航員上太空的哦，來大姨媽了怎么辦呢？她在太空里起碼碰到6次。有人覺得在太空里完全失重狀態(tài)下，會(huì)不會(huì)造成什么麻煩？其實(shí)這種事大可不必?fù)?dān)心，和在地球上并沒有太大區(qū)別。

佩姬·惠特森

如今上過太空的女宇航員不少，而且有些人在太空里面住的時(shí)間也不短，創(chuàng)造紀(jì)錄最多的是美國的女宇航員佩姬·惠特森，人家在太空里累積居住了666天，單次最長記錄是290天，總共執(zhí)行過10次太空行走。人家沒受到什么困擾，感覺和在地球上差不多。

只有一件事，女航天員們必須要小心點(diǎn)，那就是別讓血液混入水回收系統(tǒng)。因?yàn)樵诳臻g站里所有的水資源都是要回收的，一滴都不能浪費(fèi)?；厥障到y(tǒng)有處理人類尿液的能力，但是沒有處理人類血液的能力。

空間站是離不開水的，你總要洗洗涮涮吧，早上起來刷牙洗臉，上廁所也要沖水。再加上人要喝水，喝水就會(huì)產(chǎn)生尿液。加起來大概是2公斤。人也會(huì)出汗，也會(huì)呼吸，也在向外排出水蒸氣，一天下來會(huì)向外排出1.8公斤。我們的空間站一般來講是住3個(gè)人，一天下來要消耗11公斤的水。這些水全都不能浪費(fèi)，全都是要回收的。

和平號(hào)的水回收處理流程

衛(wèi)生用水是從下水道進(jìn)行收集的。航天員的尿液是從廁所收集的，冷凝水是從空氣循環(huán)系統(tǒng)收集的。這是3條不同的線路，俄羅斯人的和平號(hào)空間站在處理這3種水的時(shí)候，可以說是涇渭分明，井水不犯河水。你洗洗涮涮用的那些水，在凈化回收以后還是用來洗洗涮涮。艙內(nèi)收集到的那些冷凝水，最后經(jīng)過凈化處理以后，主要用來給宇航員喝。尿液經(jīng)過凈化以后，用來電解制造氧氣。這完全是三條獨(dú)立的路線。如果水量不夠的話，只能靠地面補(bǔ)充，用進(jìn)步號(hào)貨運(yùn)飛船定期補(bǔ)給。

國際空間站水回收處理流程

美國人在國際空間站上采用的技術(shù)就完全不一樣了，尿液要經(jīng)過預(yù)處理，利用真空讓尿液在低溫下沸騰蒸發(fā)，然后再壓縮。獲得尿液蒸餾水。然后把三種水混在一起，統(tǒng)一凈化處理，最后達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。這種飲用水比地上的自來水還要干凈很多，可以直接喝。但是俄羅斯人心理上過不了這個(gè)坎兒，一開始還不怎么愿意，后來也就慢慢接受了。

那我國的天宮空間站又是怎么處理的呢？據(jù)我查到的資料，過程跟俄羅斯是類似的，尿液蒸餾水最終是用作電解水產(chǎn)生氧氣，并不是直接用來喝的。當(dāng)然水是不可能100%回收的，尿液處理以后，剩下一點(diǎn)點(diǎn)高濃度的廢水，還有壓縮處理過的糞便，以及其他的一切垃圾，都要裝進(jìn)貨運(yùn)飛船，仍進(jìn)大氣層里燒掉，一了百了了。說實(shí)話，太空里體驗(yàn)最差的就是上大號(hào)，沒有之一。后續(xù)處理也是最麻煩的。目前有一些方案是利用微生物對(duì)糞便進(jìn)行處理，但是也還停留在實(shí)驗(yàn)室階段。

洗衣服呢？算了，不洗了。直接換新的，反正空間站里不冷不熱，保持恒溫，穿的衣服也不厚，更換的衣服多帶幾件就OK啦。大不了等補(bǔ)給飛船來了把臟衣服丟進(jìn)去唄，隨同其他垃圾一起扔進(jìn)大氣層燒掉。

空間站里的空氣成分和地面上差不多。21%氧氣+78%氮?dú)?。氮?dú)獠幌?，基本上屬于打醬油，始終在空間站大環(huán)境里面循環(huán)，氧氣是靠電解水制造出來的。有人以為，飛船和空間站里面用的氧氣是用的液氧。其實(shí)不是這樣，因?yàn)橐貉跏欠浅；顫姷脑兀话踩?。能不用咱盡量不用。水是比較安全的東西，而且容易保存，需要的時(shí)候電解水就可以制造氧氣了。所以空間站里的水資源還是呼吸系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。

薩巴蒂爾反應(yīng)

人呼吸是會(huì)產(chǎn)生二氧化碳的，這些二氧化碳也不能浪費(fèi)，一個(gè)二氧化碳分子上掛著兩個(gè)氧原子呢，必須給它扯下來。如果要充分利用，可以讓二氧化碳和氫氣進(jìn)行薩巴蒂爾反應(yīng)，最后變成甲烷和水。水就留著用了，甲烷可以排到太空里了。

當(dāng)然有人說，過去化學(xué)課上老師教了，太空里面吸收二氧化碳，用的是氫氧化鋰。這話當(dāng)然也沒錯(cuò)。只是開飛船上去繞幾天，靠氫氧化鋰還算靠譜。3個(gè)大活人在空間站駐6個(gè)月，靠氫氧化鋰吸收二氧化碳顯然是不行的，還是要依靠循環(huán)處理系統(tǒng)才行。

在2010年，國際空間站的水處理系統(tǒng)曾經(jīng)出過一次故障。是宇航員的尿液之中鈣濃度超標(biāo)導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)堵塞。為什么宇航員的尿中鈣含量會(huì)超標(biāo)呢？這就是因?yàn)樵谔绽?，人骨骼中的鈣會(huì)逐漸流失。經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng)，最終形成了硫酸鈣，硫酸鈣是微溶于水的，是粉筆的主要成分。這東西堵住了尿液凈化裝置。

我們的骨骼是一個(gè)非?；钴S的器官，實(shí)際上骨骼能對(duì)外界刺激做出各種各樣的反應(yīng)。人在地球上站立，實(shí)際上承受了全身的重量，時(shí)時(shí)刻刻都感受到重力的刺激，如果骨骼接收不到這些外界刺激的話，就會(huì)出現(xiàn)鈣流失。主要是因?yàn)樵谑е丨h(huán)境下，骨形成和骨吸收的細(xì)胞分子平衡被打破。骨形成少了點(diǎn)，骨吸收多了點(diǎn)。時(shí)間長了就會(huì)出現(xiàn)骨質(zhì)疏松，而且肌肉也會(huì)跟著萎縮失去彈性。根據(jù)現(xiàn)在的資料，在失重狀態(tài)下，骨骼的密度平均每個(gè)月會(huì)下降1%~2%?？墒窃诘厍虮砻妫呐率抢夏耆?，每年才下降1%?？梢娾}質(zhì)流失對(duì)宇航員的健康威脅有多大。

所以呢，宇航員只能加強(qiáng)鍛煉，把缺少重力所造成的影響盡量補(bǔ)回來。所以大家也可以看到?？臻g站里的航天員經(jīng)常在做各種運(yùn)動(dòng)。但是即便如此。國際空間站上仍然出現(xiàn)了尿液處理系統(tǒng)被過高的含鈣量堵塞的問題。由此可見，即便是拼命鍛煉，也只能緩解鈣的流失，而沒有辦法完全解決問題。

航天員在鍛煉身體

長時(shí)間居住在太空環(huán)境下帶來的問題不僅僅是生理上的，還有心理上的。如果是天天繞著近地軌道轉(zhuǎn)悠，那還好一點(diǎn)，起碼你能看到自己的家鄉(xiāng)可以緩解一下思鄉(xiāng)之情。要是去火星，地球會(huì)在你的身后變得越來越小，最后變成一個(gè)小藍(lán)點(diǎn)。在這樣的情況下，人的心理上又會(huì)出現(xiàn)什么樣的問題呢？我們前面曾經(jīng)提到過，在俄羅斯搞了一次“火星500”試驗(yàn)。6名志愿者在實(shí)驗(yàn)艙里足足憋了520天，他們都帶著生理檢測設(shè)備，最終數(shù)據(jù)發(fā)表在了美國國家科學(xué)院院刊上。

結(jié)果顯示，這幾個(gè)志愿者的運(yùn)動(dòng)功能減退了。說白了就是憋在狹小的試驗(yàn)艙里，大家運(yùn)動(dòng)太少。不是看書看電視，就是在打游戲，反正就是懶得動(dòng)彈。模擬任務(wù)的最后幾個(gè)月，有3個(gè)志愿者比他們剛進(jìn)來的時(shí)候每天多睡一個(gè)鐘頭，他們的睡眠時(shí)間都變長了。這還只是在地面模擬的情況，他們畢竟不需要接受失重的考驗(yàn)，如果真的是去火星，天知道會(huì)出現(xiàn)什么樣的問題。

火星500實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)部

所以在太空里長時(shí)間居住，接受的挑戰(zhàn)其實(shí)是很大的。你別忘了航天員去空間站是上去工作的，不是上去休閑的。他們?cè)缟掀饋硪院笙词戤?，吃完早飯也要開例會(huì)。每天都有繁重的工作在等著他們，他們必須保持高昂的斗志。說實(shí)話真的挺不容易的。

要不說這些可愛的航天員都是英雄呢，他們付出的真的很多。

來源：科學(xué)史評(píng)話

編輯：岷客