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《出征日志》 作者:吴川生

第4章 “神六”,进入太空的新阶梯(2)

  “神六”任务不是“神五”任务的简单重复,从环控生保关键技术讲,它面临着许多从未经历过的考验。首先,轨道舱的大气环境面临考验。两人多天的飞行,航天员要进入轨道舱工作和生活,这在“神舟”五号任务中是没有的。虽说“神舟”六号的环控生保系统同前4艘无人飞船及“神舟”五号飞船在配置上没有太大的区别,但在产品规模、运行周期上都发生了较大变化。两人多天的耗氧、产热、产湿、呼出二氧化碳与一人一天是不同的,这对系统的安全可靠性提出了更高的要求。其次,“神六”任务中生命保障系统是首次使用,大到饮水储蓄箱、大小便收集箱,小到食品加热器、注水器等,每一件产品都与航天员的太空生活及健康息息相关。第三,环控生保系统共有150多件产品,“神舟”六号要全部投入使用,这对系统的整体性、匹配性,与外系统的协调性、接口关系等都将是新的考验。

  尤其是调压供氧、通风净化等关键部件的质量如何,直接关系到任务成败,有的部件一旦出现严重故障还将直接危及航天员的生命安全。

  在茫茫的太空中,创造确保航天员生命安全的生存条件,是环控生保系统工程技术人员神圣的职责。党的嘱托,人民的企盼,航天员的生命安全,都在他们的责任中、使命中、产品中!

  太空环境影响

  人们在正常的大气环境中进行着气体物质(主要是氧气、二氧化碳及水蒸气)的交换和能量(主要是热能)的交换。最适宜的条件是:大气压力101千帕、氧浓度20.95%、二氧化碳浓度0.04%、大气温度22℃~27℃、大气相对湿度30%~70%,等等。在大气环境的诸因素中,又以大气压力和氧浓度最为重要,可以说,氧气是人类生存的第一要素。

  人们要进行航空、航天等方面的活动,首先关注的是大气环境,尤其是大气压力和氧浓度。

  航空和航天医学的大量研究表明:对人来说,3000米高度下,气压大于70千帕,氧分压(航天医学常使用氧分压,即氧气与大气的体积百分比)大于14.7千帕,属于无症状区;3000~5000米高度,气压在70~54千帕间,氧分压在14.7~11.3千帕间,属于代偿区,在此条件下,人们进行复杂精细的工作时,其智能明显降低,进行繁重体力劳动的能力明显减退;高度在5000~7000米时,气压在54~40.9千帕,氧分压11.3~8.6千帕,属于障碍区,脑力和体力活动受到严重影响,如思维迟钝、判断及理解力降低、记忆力减退丧失;高度在7000米以上,气压小于40千帕,氧分压小于8.6千帕,属于危险区,人暴露在这一高度以上,很快会出现智力及肌肉运动协调能力严重障碍,经一定时间的智力紊乱后还可能发生意识丧失。

  失重生理变化的挑战

  人能不能进入太空,能不能适应失重环境从而保证生命安全,这是载人航天必须回答的首要问题。为了验证这些问题,航天大国都是极为审慎的,除在地面进行大量科学实验以及一系列生物失重飞行验证外,苏联安排载人飞行的时间是从两小时、一天、三天、十几天、几十天、一百多天、二百多天、三百多天逐渐增加的,也就是说,每次载人飞行都是在前一次飞行积累的经验和资料的基础上进行的。根据这些资料,航天医学专家发现,人能够进入太空,但在失重环境中会出现许多生理变化。

  一般来说,载人航天飞行分为短期飞行和长期飞行。目前,世界航天界通常把两周以内的飞行称为短期飞行;把30天以上的飞行称为长期飞行。载人航天的实践和航天医学研究都证明,失重对人体是有影响的。人类的进化已适应地球表面的重力环境,当航天员进入太空置身于失重环境中时,一切都将不适应,重力的消失会引起人体生理系统的变化。

  在短期飞行中,航天员可能出现定向反应变差、空间错觉、运动协调障碍、空间运动病等等。长期飞行中,还会出现肌肉萎缩、骨质疏松、免疫力下降、水和电解质代谢紊乱等“航天病”。当人体逐渐适应失重环境,达到一种新的状态后,航天员返回地面又会出现对地面重力环境的不适应,一些在航天飞行初期出现的反应又会出现,如立位耐力降低、生理系统的运动病症状、错觉和协调障碍等。这些系统功能的变化对航天员执行任务及身体状况的影响是十分严重的。

  那么,在“神舟”六号短期飞行中,根据国际历次航天活动积累的资料及我国在航天生理方面的研究,中国航天员可能会遇到和所面临的生理系统的变化有哪些表现或症状呢?

  空间错觉和运动协调障碍。失重是物体在引力场中自由运动时有质量而不表现重量的一种状态。航天器环绕地球飞行时所产生的离心力与地球引力的方向相反,大小相等,矢量和为零,因而产生了失重(或叫微重力)。人一进入太空即刻面临一种崭新的、从未体验过的新环境,它给人体的体位感觉和运动协调带来很大影响。人在地球上生活,由于受地心引力的作用,已经有上下、左右、前后的概念。可是到了太空中,这种概念不存在了。航天员在航天器的舱内漂浮着,由于无重力,他们不知道自己是站着还是躺着,也常常忘记自己手脚所在的位置,尽管心里明白,还是觉得手脚不知去向,时常产生跌入无底深渊的错觉。美国一名航天员在做头旋转运动时,忽然出现一种头离开躯体的感觉,他觉得头越来越大,好像离开了躯体,在那里独立转动。当他定了定神后,才觉察到自己的头和身体还连着。当他把这种感觉告诉同船的航天员时,那名航天员转头后也产生同样的感觉。杨利伟驾驶“神舟”五号飞船进入太空时,也产生头朝下、脚朝上的错觉,他根据平常训练的方法,很快调整过来。据统计,约有30%的航天员在飞行中出现前后翻滚、上下颠倒、身体旋转、周围物体移位等错觉。

  飞行中航天员的运动协调能力也会出现障碍,在地球上很容易做到的事,在太空要付出加倍的努力才能完成。比如在地球上,要想拿到一只茶杯,人的大脑一发出指令,手轻轻地一取就完成;若想提起一桶水,则要动员全身的肌肉和组织,要使出足够的劲才能提起。

  然而这种在地面上形成的概念和习惯,在失重环境中完全改变了。航天员在太空中要固定一个螺丝钉,按照地球上的习惯用力去拧,结果螺丝钉没拧动,自己反而旋转起来。只有在太空飞行一段时间后,航天员才可以逐渐适应失重的环境,形成新的协调系统,使工作和生活得心应手。

  空间运动病。地面上,少数人乘坐汽车、轮船、飞机时会出现的头晕、目眩、头痛、面色苍白、出汗、胃部不适、恶心、呕吐、嗜睡、困倦、食欲不佳、唾液增多等症状,人们通常称之为晕车、晕船或晕机病,总称为运动病。空间运动病是航天员进入太空后所出现的一种运动病。它和地面运动病有许多相似之处,也有不同之处:一是运动病的发病概率高。

  执行载人航天任务的半数以上的航天员都出现过;二是发病速度快。有的航天员进入失重环境后15分钟就会出现运动病症状;三是病症表现不同。常常是在无恶心的情况下出现突发性、喷射性呕吐;四是对运动很敏感。航天员活动加强时,尤其是头部活动加强、身体前倾或偏转时,可加剧运动病症状,限制头部运动可减轻症状。

  苏联航天员季托夫于1961年8月乘“东方”二号飞船进行了一天的太空飞行。当他一进入太空时便立刻产生了一种错觉,感到自己在倒飞,脚朝上头朝下倒悬着。一分多钟后,这种感觉消失了,但几分钟后,又感觉自己的头在摆动,头晕目眩,同时出现了恶心、胃部不适等症状,整个飞行中都感到不适,直到返回地面这些症状才消失。空间运动病不仅引起航天员的不适,影响航天员身体健康,而且容易降低航天员的工作效率,使很多飞行计划和实验任务不能按时完成。正因为这样,空间运动病一直是航天医学研究的重点,为整个航天界所关注。

  生命之源的代偿变化。水是生命之源,没有水就没有生命。科学家做过实验,如果让动物绝食,体内的脂肪和糖类全部耗完,蛋白质也消耗一半,动物也不会死亡。但动物体内的水分减少1\/10就会产生病变,减少1\/5就有生命危险。

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