为啥在潜艇里不能待90天,在太空可以待半

空间站与潜艇,两者都是封闭的人工环境,但在这似乎相似的两处,人类却表现出了截然不同的适应能力,航天员在太空驻留超过天,而潜艇兵在海底最久也只有90天左右。

这一对比引人深思,明明都是密封空间,难道我们所熟知的海洋,比广袤的太空环境更令人难以忍受吗?

一、在太空可以待半年?

航天员和潜艇员都是在极端环境下执行任务,但是航天员在太空站的驻留时间远远长于潜艇员在潜艇的驻留时间,这主要是由于太空环境相对更适合长期生存。

太空站可以为航天员提供稳定的生活环境,包括食物、水、空气等生命所需,航天员的身心也经过专门训练,能够适应太空环境。

例如,俄罗斯航天员波利亚科夫就在空间站驻留了天,据报道,波利亚科夫不仅是一名航天员,还是一位出色的心理医生,这为他在空间站的长时间驻留提供了心理保障。

即便如此,天的太空驻留对他来说也是一个巨大的挑战,需要面对单调的饮食、高强度工作和失重环境的影响。

不过,波利亚科夫的坚持也帮助俄罗斯在航天医学领域取得领先地位,为表彰他的贡献,时任俄罗斯总统叶利钦曾在年4月12日授予他“俄联邦英雄”称号。

中国航天员也可在空间站驻留6个月,太空的失重环境确实对人体有一定影响,但可以通过训练和医疗手段加以控制。

相比之下,潜艇的环境更为封闭和极端,潜艇空间狭小,无法储存太多补给,对生存构成严峻考验,中国潜艇员曾创下90天的纪录,但出舱后需要一段时间适应。

据了解,创纪录的中国潜艇当时技术不完善,为完成任务军人不惜拼命坚持,美国潜艇最长记录是83天,出舱后甚至需要担架运送。

美国士兵出舱后长期无法行走,需接受心理治疗才能适应陆地生活,潜艇环境中的高气压、潮湿、辐射等都对人体有较大影响。

所以说太空环境对长期生存更有利,再加上空间站提供的各种生命保障措施,使航天员能够在太空驻留更长时间,而潜艇的封闭空间和环境极端性,严重制约了潜艇员的最大驻留时间。

二、地狱级别的密闭空间

在漆黑的深海和广袤的宇宙中,人类都有着令人敬佩的探索足迹,潜艇和太空舱分别承载着水手和宇航员的梦想,让他们得以窥见难得一见的奇观,然而,这些美好背后是无数艰辛付出的积累。

潜艇的内部空间非常有限,大部分体积都被各种设备和仪器占据,数十名水手在狭小的空间内生活,床铺只够翻身,连舰长的私人空间也很小,与普通人的想象差距极大。

这主要是由于潜艇作为水下作战平台,大部分体积都用于搭载武器装备和监测设备,生活区域只能勉强满足基本需求。

与之相比,太空舱则宽裕很多,中国空间站面积不断扩大,每次发射载人数量有限,所以每个宇航员都能拥有单独的休息舱作为私人空间,这与潜艇水手们的生活环境形成强烈对比。

两种环境的共同点是封闭性强,对生活品质的要求极高,潜艇内温湿度很高,各种异味无处可散。

为适应环境,水手们已习惯光着膀子工作,但皮肤病时有出现,严重影响健康,太空舱则可以按需调节每个舱室的温度,使宇航员感到舒适。

在娱乐方式上也存在巨大差异,潜艇需要保持静音以免泄密,无论看书还是其他消遣都难以专心投入,大大增加了心理压力。

太空舱则相对来说较舒适一些,宇航员至少可以与家人视频聊天,也可以在太空授课,这些娱乐活动都能让宇航员的心情愉悦一些。

除此之外,视觉体验也完全不同,潜艇水手终日处于黑暗封闭状态,无法看到外界环境,外界的阳光和蓝天白云更是与他们无缘。

而太空舱宇航员可以透过舷窗欣赏壮阔的地球景色,这种视觉慰藉能够舒缓心情,是潜艇无法企及的。

除此之外,物理压力和心理压力的双重压力,也是对这些科研人员的巨大考验。

三、海底的极限挑战

太空空间里的任务大多数是在太空引力环境下做实验,并不会威胁到太空舱的安全,但是海底工作一般都要改变基地设施的状态,训练和项目较为复杂,可操作性强而危险性也高。

海底基地的管线和阀门更多,稍有不慎就可能出现安全事故,曾经发生过因操作失误导致海水喷涌而淹没整个基地的惨案,虽然营救及时没有造成人员伤亡,但对基地设施损害巨大。

海底过去曾发现有失眠、头晕、食欲不振、记忆力下降、血压降低、腰腿疼痛、皮肤溃疡等情况出现,这主要是由于环境封闭造成的压力所致。

现今通过改善海底的工作环境,增加活动区、健身区,配置平板电脑等方式缓解工作压力,但海水对生命的威胁和空间封闭的环境始终制约着工作时间。

相较太空,海底的灯光也更为压抑,太空可见太阳光线,海底只有暗红色灯光,这种长期的光照环境也加重了心理压力。

曾有报道称,一些海底工作人员长期处在暗红色灯光环境下出现了幻觉和其他心理问题,要知道心理封闭往往比简单的空间封闭更让人难以承受。

海底工作90天左右就已达到人体的极限,有专家分析认为,如果不能改变灯光条件,超过90天的海底工作时间将面临巨大安全隐患。

此外,海底存在流体运动问题,哪怕是庞大的海底基地,也会随着海水波动产生颠簸,这给基地内工作人员的生理健康带来负面影响。

众所周知,在船舶颠簸时,晕船现象频发,海底基地的颠簸也会使人出现头晕头痛、恶心呕吐等症状,科研人员曾观察到基地内的小白鼠也会因无法承受颠簸而紧张焦虑。

可以说,海底工作面临的巨大环境压力和心理压力是其极限的根源,而未来我们也需要继续努力改善潜艇环境,帮忙海底工作者突破工作时间的极限,使海底开发为人类提供更大价值。

四、潜艇和空间站里面,都是如何确保人类正常呼吸的?

在深海的潜艇和太空的载人航天飞船里,如何确保船员能够在封闭的环境中正常呼吸,是保障任务成功的关键。

这些环境中最大的问题是无法像在地面上那样直接从大气中获取氧气,因此,必须在有限的空间内自给自足地维持氧气的供给。

船舱内需要保持一个标准大气压强,通常约为1个大气压,在这个压强下,氧气浓度需要保持在21左右,二氧化碳浓度需要控制在非常低的水平。

如果氧气浓度下降到14%以下,人就会出现呼吸困难、头晕乃至昏迷。

同时,人体的新陈代谢会不断消耗氧气并产生二氧化碳,假设1个成年人每分钟大约吸入0.5升氧气并排出0.4升二氧化碳。

那么在一个10立方米的封闭空间里,不考虑泄漏和空气循环过滤的情况下,估计仅需1个小时氧气浓度就会降至18%,2个小时会降至15%,对人体产生严重影响。

为解决这个问题,潜艇可以定期浮出水面进行空气更换,但对于空间站这样真正封闭的系统,则必须携带压缩空气,并配备专门的气体管理系统。

这类系统可以对废气进行过滤除害,同时向舱内释放氧气,不过直接使用压缩空气会增加舱内气压,使用高浓度氧气又存在火灾隐患,因此这需要慎重操作,采取掺入适量氮气的方法,

除了氧气和二氧化碳管理,有害气体的处理也至关重要,人体新陈代谢及设备运转会产生一氧化碳、氢气等,如果不除去会对健康造成损害。

一氧化碳能够与血红蛋白结合导致中毒,氢气可能引起爆炸,除此之外,船员的呕吐物等也会释放出硫化氢、挥发性有机物等有害气体,这需要通过催化燃烧、物理吸附、化学过滤等方法除去。

尽管目前的技术可以基本满足封闭环境中的氧气需求,但长时间的隔离任然对身心健康造成影响,此外,设备的故障也可能导致灾难性后果。

因此,为进一步保障航天员的安全,各国科学家正在研发更加可靠的氧气生成系统,以及模拟地球环境的封闭生态系统,这是空间探索的重要课题。

五、结语

面对环境的极端挑战,我们应该怀有敬畏之心,并保持谦卑。

在任何环境下,人类都只是自然的一部分,我们的进步和发展应该以对环境的尊重为前提,在继续探索的同时,我们更应该思考如何与自然和谐共处。

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