想象一下飞往火星的宇宙飞船上的生活吧。你和另外5位宇航员每天在荧光灯的照耀下一起工作、运动、吃饭。随着时间的推移,阳光越来越暗淡,与地球联系的延迟也越来越严重。而这些对你的身体有什么影响呢?一项在地面进行的实验中,6位志愿者在一艘无窗的“宇宙飞船”中生活了近一年半的时间。实验结果表明,人在单调、狭窄、密集的空间以及缺乏自然光照的环境下会变得更想睡觉而且会减少工作量。因此,无论从哪点来看,太空会使人变得懒惰。
一次前往火星的任务需要约520天,包括飞船的往返时间以及宇航员在火星上工作的时间。但是,迄今为止在地球外度过的最长时间纪录是437天,是由苏联宇航员列里?波利亚科夫于1995年创造的,而且他所工作的太空站环绕在离地球相对较近的轨道上。波利亚科夫似乎非常好地承受了长时间太空生活带来的压力,但是,对于离太阳更远、时间更长的太空航行对宇航员的睡眠以及精力保持会造成何种影响还存在着很多疑问。
为了寻求答案,科学家在俄罗斯莫斯科进行了一场被称为“火星500”任务的模拟实验,该模拟实验于2011年11月结束。来自全球的6位宇航员,他们的年龄介于27岁到38岁之间,职业包括教练、工程师和医生,他们共同生活在一连串的类似隧道一般的房间内,并且模拟了这场完整的520天的火星任务。该项目负责人,美国宾夕法尼亚大学睡眠科学家戴维?丁格斯说:“对于试图理解那些问题,而不必通过发射火箭开始一段极为漫长的星际旅行来得到答案而言,这被认为是一种安全的方法。”宇航员可以和外界进行有延迟的通讯,延迟时间则取决于模拟中的飞船与地球距离的远近。当任务进行到一半时,志愿者甚至在一间模拟火星地表环境的大房间里进行了工作,房间里面有铺满沙子的地面和点缀着假星星的黑色天花板。在整场实验中,志愿者的活动都会被摄像机和活动监控腕表记录下来,以便科学家去观察他们睡眠的频率,以及在他们不睡觉的时候处于懒散状态的时间。
实验结果在线发表于美国《国家科学院院刊》上,结果显示宇航员的运动功能减退了,或者说“他们仅仅是动得少了”,丁格斯说。无论是在清醒状态还是睡眠状态下,志愿者的活动都减少,并且在清醒时间里他们更多地投入到休闲活动当中,比如玩电子游戏、读书或者看电影。志愿者配备的有光学传感器的腕表显示,越是困倦的时候,他们就越会避开飞船中明亮的区域。在任务模拟的最后几个月里,有3名志愿者每天会比他们刚刚开始模拟任务时多睡1个小时左右。
来自法国的宇航员同时也是飞行工程师的罗曼?查尔斯回忆道,床太小而且太窄了,以至于他不得不经常把脸埋在胳膊里睡。他说:“我只能学着像这样去睡。”但是在模拟任务的最后几个月,即使他已经适应了这样的睡眠模式,对于进行提高俄语技能这类的脑力消耗大的任务,却变得很吃力。相反,他把闲暇时间花在了电子游戏“反恐精英”上。查尔斯回忆说:“这样可以帮我渡过难关。”
直到任务的最后20多天,志愿者对即将结束的隔离生活感到兴奋,精力才恢复到接近任务刚开始时的水平。
来自明尼苏达大学双城分校的一位没有参与实验的心理学家格洛丽亚?里昂说:“这些研究结果的重要性在于,宇航员在太空中需要保持巅峰状态去高质量地完成任务,并且当紧急事态发生时作出应急反应。他们的研究表明美国宇航局以及其他组织需要密切关注如何设计相应措施以避免宇航员产生运动功能减退的问题。”
丁格斯说,在未来,非自然条件下的宇宙航行必须尽力效仿地球上的自然环境。例如,“火星500”实验房间里的荧光灯发射的波长在可视光谱中绝大部分属于绿光和黄光,蓝光则很少。他说,蓝光很重要,因为地球大自然的黎明之光大部分由蓝光组成,而黎明之光预示着大脑到了清醒的时候。同时,在饮食和身体活动方面,宇航员也必须遵照紧凑的日程安排。
“火星500”宇航员的睡眠时间并不完全同步,这会增加意外事故的风险。丁格斯说:“想象一下一块表每天走24小时20秒,另一块表则正好走24小时……久而久之,这两块表将会完全不同步,而这正是我们想确保不在宇航员身上发生的。”研究者注意到,在整个模拟任务中,一位船员长期饱受失眠的困扰。据他所述,在整个任务期间,该宇航员的睡眠时间越来越少,并且睡眠质量低下。另一位宇航员的睡眠习惯则完全与计划脱节。他的睡眠―工作周期变成了25小时,并且在其他人都清醒时经常打盹。
来自英国萨里大学的一位没有参与实验的生理学家德克简认为,研究结果说明当相关机构因长期任务的需要而录用宇航员时,应考虑到候选人已经养成的睡眠习惯,“例如,你一定要确定的是,这些人在平时的日常生活中并不是夜猫子”。
未来人类的教育将踏入太空,步入星际殖民时代,而我们的第一步也许就是月球,火星及太空空间站。
我们知道,月球重力只有地球的0.1倍,而火星也只有0.3倍,在这种低重力环境下长期生存,会对人类带来什么影响呢?
人类曾经在空间站里做过鱼类、蛙类和实验鼠的繁殖实验,结果是,鱼类和蛙类能在微重力下健康繁衍后代,而实验鼠则可能会出现问题,在地面模拟微重力环境下,实验鼠出现了不孕不育的案例。
结果证明,微重力环境对鱼类和蛙类的繁衍几乎没有影响,但是对于哺乳动物,则可能会影响其繁殖能力。而人类就是最高等的哺乳动物。
另外,低重力的环境会对人类的大脑产生巨大影响,在零重力环境下,宇航员的脸会发红发胀,这种现象被称之为?查理?布朗效应?或者?大头-鸟腿综合征?。由于血液和脑脊液构成的液体流向大脑,宇航员的脸会变得肿胀,腿会变细。
此外,查理?布朗效应还会导致太空晕动病,会出现头痛或者恶心的症状。美国在太空长时间执行任务的宇航员,他们的大脑会出现上移现象,这是相当可怕的。宇航员的颅内压会增高,并伴随着视力模糊甚至影响到智力,这种症状被称之为?视觉损伤及颅内压综合征?。
在太空生活的时间越长,大脑的变化就越明显,在低重力环境下,人类的骨密度也是受到影响较为明显的一项指标。人类健康青年骨密度为200mg/cm^3,随着年龄的增长,骨密度就会下降,骨密度下降到100mg/cm^3的时候,在地球1克的重力下,则会发生骨折。
因此,评估火星和月球重力,对于人类骨密度下降的影响是非常必要的,而且由于火星和月球的重力影响,人类在降低骨密度的情况下,反而不容易骨折,这就会出现一个问题,刚从地球登上火星的人类,由于其骨密度和肌肉含量都相对较高,在低重力环境下,会像美国队长一样无所不能。
但是,其身体为了适应低重力带来的影响,身体的机能也会缓慢流失,以适应低重力环境,那时的人类如果再次登上地球,凭着自身羸弱的身体,极有可能支撑不住地球的重力,从而发生骨折。适应了火星环境的你,在地球上就如同进行全身背沙袋的负重训练。
那有什么办法能够抵抗低重力环境所带来的健康威胁?
如果宇航员想要长期停留在太空,比如说在国际空间站工作,或者到火星、月球上去,那他们每天至少要花费两个小时进行锻炼。通过跑步机、弹簧拉力装置等锻炼方式,宇航员可以尽量减少自己肌肉萎缩的速度,使骨质流失不那么严重。
人类为什么要不断探索太空 人类为什么要不断探索太空,有人问,太空离我们那么远,值得我们这么去探索吗,实际上探索太空活动对国民经济和社会生活在许多方面都产生了重大影响,下面来了解人类为什么要不断探索太空。 人类为什么要不断探索太空1 首先,由于人类居住的地球,只是浩瀚宇宙中的一个小小星球,目前人类对太空的认识,就像在海滩上玩沙子的儿童对大海的认识一样。人类对太空的求知欲望,将是太空探索的永恒动力。无疑,人类也只有通过太空探索,才能最后回答“宇宙是从哪儿来的”、“人类是怎样产生的”等这些长期困惑人类的哲学问题。 其次,太空探索的目的也是为了更好地保护和开发地球。当前地球面临气候变暖、生态破坏、能源枯竭、小行星可能撞击地球等严重挑战,这就迫使我们考虑未来人类是否需要移民到外星球去。将整个人类都移民,现在看起来不现实,即使移民也只可能是少数人 因此,唯一使人类社会永续发展的办法,就是解决地球的生态保护和能源的持续利用问题,并开发利用太空资源,来不断改善人类生活。目前,利用太空的高远位置,已经在通信、导航、遥感等信息领域,取得了巨大成效,而在开发物质资源和能源方面,也已初露曙光。 最后,在人类开展太空探索的进程中,也必将抛弃以人类为中心的“人定胜天”的理念,努力保护太空的生态,达到“天人合一”的终极目标。 由于人本身进入太空活动,生动地体现了人类突破地球局限的追求,因此,载人航天一开始就被认定是综合国力的一种鲜明体现,引发了美、苏长达30年的太空竞赛。事实证明,成功的载人航天活动,将大大提高国家威望和激发民族自豪感和凝聚力,但这种大国的冷战思维 也导致载人航天活动的效费比不高和难于持续发展。当前,世界航天活动开始进入一个重大的转型时期。各国的航天活动除了考虑提高国家威望外,更加注重实效,力求航天发展能够取得最大的政治、经济、科学和技术的综合效益。为此,各国都在重点发展航天运载技术和应用卫星技术,积极发展载人航天技术与月球、小行星和火星等的探测技术,并开始探索利用太空太阳能的可能性。 从载人航天的史实来看,人的精细观察与操作能力,对异常事件的及时应变能力,创造性的判断、分析和决策能力,使得载人飞行不仅可以提高航天飞行器运行的可靠性,而且可以提高太空操作和维修的效率。但人亲自进入太空总要冒很大的风险,付出较高的代价。 因此,一切不需要人参与就可以完成的任务,都要用无人航天器去完成,只有那些必须由人去完成的任务,才由航天员去完成。人和自动化系统(机器人)的结合,将是未来太空探索的必由之路。这不仅是为了节约经费,也是出于对航天员生命的珍惜。 航天运输和航天器的成本居高不下,已成为大规模利用太空资源的瓶颈。在受到经费制约的环境下,世界航天大国一方面正在技术创新上狠下功夫,另一方面开始将国家行为和市场经济结合起来。美国在地球低轨道开发方面,正在大力扶持私营企业,在技术创新和降低成本方面,已经取得初步成效。 展望未来,航天大国将继续把太空作为综合国力竞争的制高点,但各国在注意提高本国航天工业国际竞争力的基础上,为了节省投资、加速发展和减少风险,开始加强民用航天领域的国际合作。太空探索本来就是人类共同的事业 国际合作必定是大势所趋。现在西方国家出于偏见,对中国在航天技术方面,进行了不同程度的封锁,相信随着我国航天能力的提高,我们一定会冲破这种阻力。 在太空探索方面,人类只是万里长征走出了第一步,在探索的目标和方法上,太空探索将永无止境。 人类为什么要不断探索太空2 人类探索宇宙的意义在于:揭示宇宙的形成与演化,探索生命的起源以及空间环境对人类生存环境的影响,对天文学、宇宙学、物质科学、生命科学和思想科学的发展有巨大的推动作用,宇宙在物理意义上被定义为所有的空间和时间(统称为时空)及其内涵 包括各种形式的所有能量,比如电磁辐射、普通物质、暗物质、暗能量等,其中普通物质包括行星、卫星、恒星、星系、星系团和星系间物质等。宇宙还包括影响物质和能量的`物理定律,如守恒定律、经典力学、相对论等。 在太空中,可供人类开采利用的环境和物质还有很多,如高远位置资源、推进通信技术和其他遥感技术发展;特殊的重力空间可以辅助微重力实验,这其中又包含了动流体力学、材料科学和生物技术等方面的研究,囊括了制药、农业和材料以及电子科技等众多领域发展。 除此之外,还有高效率的太阳能、辐射资源、大温差资源等各方面的可利用资源,只要合理掌握好这些太空资源的利用方法,将会是提高国家综合实力与国际影响力无可替代的强大助力,世界上任何一个国家都不会是这当中的例外。 总结就是: 一,测试设备,如果有可能人类未来移民其他星球,如和选好最安全最省钱的设备。很重要 二,做实验,有些实验必须在真空条件下展开 三,收集数据,如果移居其他星球的可能,这些数据将来会至关重要。 四,对外彰显国力,这个不必多说。 五,对内增加民族自信心,也不必多说。 目前地球还没开发完全,探索太空也是费时费力而且短期内没有什么回报。 但问题是,其他国家开始探索太空了,万一真被他们发现了什么东西,比如外星人外星科技甚至武器修仙体系,他们有我们没有那肯定会被动,而且到那个时候再发展太空就迟了。 几百年前的古人也是跟你一样,我陆军那么厉害为什么要去发展海洋?而且也没有任何的收益,结果呢?海军落后别人多少年,又花了多少年的时间补作业,甚至连自己国家领土内的资源都用不了,只能眼巴巴看着。 就跟有钱带百万手表类似,它和几百块的功能一样,别人会说他没有意义吗?探索太空也是如此,大国都在这个领域有了自己的数据,我们号称大国连太空都上不去,那还能叫大国吗?别人有的,我们也得有,并且还得是必须有 其实这个给你举个非常非常简单的例子你就明白了,我们用的北斗卫星,以及导航就是探索太空的好处,我们不探索太空,不去进入太空,那么就没有北斗卫星和导航等等这一说法。不研究太空,哪有人造卫星,没有人造卫星你怎么打电话,怎么导航,怎么看天气预报? 人类为什么要不断探索太空3 航空航天技术是现代科学技术高度综合集成的体系,如“阿波罗计划””是人类有史以来规模最大、耗资最多的科技项目之一。参加“阿波罗计划”的有2万余家企业、200多所大学、80多个研究所,总人数超过40万。 “阿波罗计划”的实施,促进了20世纪60年代到70年代的巨型火箭、微波雷达、无线电制导、合成材料、计算机、电子技术、自动控制、真空技术、低温技术、半导体技术、制造工艺等一大批高技术领域的发展。“阿波罗计划”产生了3000多种新技术,推动了科技的进步和工业的繁荣,获得了巨大的经济效益和社会效益。 航空航天活动推动了一系列高新技术的诞生、成长、推广和应用,催生了一大批新学科的形成、创新、开拓和发展。 航空航天活动对国民经济和社会生活在许多方面都产生了重大影响,改变了世界的面貌。航空的发展不仅改变了交通运输的结构,还广泛应用于空中摄影、大地测绘、地质勘察、资源调查、播种施肥、除草灭虫、森林防火和环境保护等方面,对传统生产方式的变革产生了深远影响。 航天技术直接服务于国民经济的众多领域,卫星通信、卫星广播与电视、卫星气象预报、卫星导航、卫星资源勘查、灾害预报和环境监测等改变了人们的生产和生活方式,产生了巨大的经济效益和社会效益;各种科学探测卫星、天文观测卫星和科学实验卫星的应用,拓展了人类的视野,获得了大量新发现,更新了人类对地球空间、太阳系和整个宇宙的认识,产生了一系列新兴学科。 航天器为人类创造了一个具有众多特殊环境的实验平台,使人类在高真空、微重力、超低温、强辐射太空环境中开展新材料、生物制品和新工艺的综合研究。深空探测的开展能带动一系列先进新兴技术的突破与发展,并为人类社会的可持续发展提供支撑与服务。它带动了人类对生命的起源、太阳系的形成与演化的研究,使比较行星学兴起与成长 还推进了太阳活动与小行星撞击对地球的灾害性影响、对地外资源与能源的开发利用、建立月球与火星基地拓展人类生存与发展的空间等领域的进展。深空探测还有助于我们了解并保护地球。 航空航天活动已经成为衡量一个国家科学技术、国防 建设和国民经济现代化水平的重要标志。航空航天活动始终不渝地追求和平开发利用空间、造福全人类的崇高目标,是人类在探索未知世界中成就辉煌而又最令人激动鼓舞的领域;航空航天活动展示出人类最新科技成就的综合、集成、交汇与创新的完美融合,集中体现了人类探索未知、不畏风险、献身科学、勇往直前的精神风貌。 因此,普及航空航天知识,弘扬航空航天的科学精神与科学思想,发扬“两弹一星”和载人航天精神,在提高全民科学素养,激励青少年热爱科学、探索未知等方面都会发挥重大作用。
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