2011年7月11日,美國宇航局宣布,他們正在監控一塊太空垃圾,它正朝著國際空間站移動。此前一天,美國“亞特蘭蒂斯號”航天飛機完成其最后一次飛行任務,實現與國際空間站的對接。而在次日,國際空間站上的宇航員將按計劃進行一次太空行走。這塊太空垃圾如果距離空間站太近將會造成威脅——所幸它最終并未形成想象中的危難。據推測,這塊太空垃圾來自一顆已失效的俄羅斯人造衛星,目前它正環繞地球運行。
此前兩周,一塊太空垃圾曾在距離國際空間站僅300米處飛過,也是迄今為止太空垃圾與國際空間站之間的最近距離,當時空間站機組成員不得不躲進救生船中。自從蘇聯在53年前發射“人造衛星1號”以來,人類已經把超過1000萬塊垃圾留在太空,這些環繞地球的垃圾大多來自舊火箭、被棄的人造衛星和導彈彈片等。據估計,僅在地球軌道中就有37萬塊較大的太空垃圾。
除了被太空垃圾撞擊,宇航員在太空中可能還面臨很多已經和未知的危險,甚至于丟失性命。下面介紹的是宇航員最不愿意在太空碰到的十件事情。
凍硬:冷根本不值得擔憂
科幻小說中通常如此描寫:一不小心,太空就會把你變成一根人肉冰棍。然而,科學事實并不支持這種說法。被吸進飛船艙體的一個洞中,或者在沒穿加壓服的情況下被推出氣壓過渡艙,肯定會造成嚴重后果,但不會把你變成人肉冰棍。
太空是缺乏氣體粒子的真空,因此你周圍沒有東西通過傳導或對流作用(像冷風那樣)拂走熱量,所以你只能通過熱輻射來失去熱量。如此來看,談論太空之冷沒有多大意義。事實上,太空是一種非常良好的熱絕緣體,能像熱水瓶保持水溫那樣讓你保持暖和。
雖然你身體的很多部分保持溫暖,但缺乏壓力會導致你舌頭上和鼻子里的水分迅速蒸發,因此你的舌頭和鼻子都會凍得僵硬。不過,到了那時你早就因為缺氧而走上了黃泉路,只留下一具仍然溫暖的遺體。
燒死:火在太空依然危險
火或許是人類面臨的最古老風險之一。到了太空,火依然是一大威脅。1967年,在美國的“阿波羅1號”飛船發射前的一場測試中,富含氧的飛船船艙突然起火并迅速擴散,事故造成3名宇航員身亡。1997年,俄羅斯“和平號”空間站上的氧氣供應發生故障引發火情,當時宇航員們不得不戴上緊急呼吸面具,并一度考慮撤離空間站。
在失重的太空中,火的燃燒變得與地球上大不相同。熱空氣不上升和缺乏對流意味著新鮮的氧不能吸入,因此在太空中不會發生在地球上常見到的那種兇猛大火。但是,悶燒且具有欺騙性的小火會在易燃設備之間蔓延,嚴重污染空氣并危及太空任務和宇航員性命。
謀殺:身心都可能出問題
在長期的太空飛行中,你的一名機組同伴想殺死你這種事并非不可能發生。飛船上可能會讓你感到不堪重壓,因為起居艙狹窄,個人空間少,背景噪聲不斷,廁所難以使用,還有其他種種設施問題和風險。由于機組成員們常常距離很近,個人關系可能惡化,出現“太空艙狂躁癥”的風險真的很高。
美國的“生物圈2號”項目,已經有了這方面的教訓。“生物圈2號”是建在巨型密閉溫室群中的一個生態系統,它向居住在其中的8名志愿者提供他們所需的一切食物、氧氣和水,以此模擬未來在火星上建立的人類定居點。盡管這8人在進入“生物圈2號”之前都是好朋友,但他們在里面的關系變得很糟,甚至分成了兩個小集團,互不理睬對方,甚至就連眼神交流都沒有。
要想保證機組和諧,可能需要挑選個性相似的機組成員,并且為他們提供多種可供消遣的方式。同樣是由俄羅斯生物醫學問題研究所主持的、目前正在進行中的“火星500”地面實驗,正在進行這方面的嘗試。“火星500”的實驗目的是,盡可能真實地模擬載人往返火星之旅過程中的狀況。從2010年6月開始,6名經過挑選、身體強健的男性“宇航員”被關進面積為20米×4米的實驗艙中,只能吃再水化(使脫水食物復水)的食物,以一定的信號遲延與“地球”聯系(模擬火星與地球之間通訊的不同步)。
2011年2月,“發射”8個月后,“宇航員們”在沙坑中首次模擬在火星表面行走,為回程之旅作準備。迄今為止,“宇航員們”相處愉悅,沒有出現任何個人之間的不快。他們有書籍、視頻游戲和卡拉OK等娛樂方式。鎖閉在飛船上怎樣度過漫長的500天(以現有技術,一次火星往返之旅所需時間)?就像一名俄羅斯“宇航員”在卡拉OK中所唱的“我要活下來”——必須始終堅定信念,也必須做到讓同伴都能活下來。
放逐:留在外星,只能等待死亡
如果你的車子出故障停在路上,你叫輛搶修車來就可以解決問題。然而,如果你乘坐的飛船在登陸一顆外星后因為發動機故障啟動不了,你就無法回到軌道中,更不要說回家了。
在完成歷史性的“阿波羅11號”月面行走任務后,宇航員尼爾·阿姆斯特朗和巴茲·奧爾德林依靠一部上升引擎與正環繞月球運行的指令艙對接。如果上升引擎不能點火,那么兩名宇航員就只能留在月面上,指令艙駕駛員邁克爾·柯林斯也將別無選擇,只能把兩名同伴丟在月球上,獨自返回地球。
飛船上設計有盡可能多的支持和重復(備用)系統,但太空飛行仍然擺脫不了內在的危險性。萬一出現差錯而把你留在了外星上,你就只能坐等氧氣耗盡,凄然離世。
交戰:你為和平而來,外星人卻好戰……
未來的太空探險者是否會面臨與揮舞射線槍的外星人(科幻作品中的常見場面)交戰的危險?這個問題其實可以分為兩個問題:地球人遭遇外星文明的可能性有多大?外星人是否好戰?
其他星球上是否存在生命?這是現代科學面臨的最大疑團之一。可是,就算擁有溫暖海洋的另一個可居住的世界真的存在,我們也不能確定在那里智能生命演化出來的可能性有多大。
最現實的期望是:在這顆星球上能夠發展出微生物生命,并演化成更復雜的形式,如果行星環境能保持足夠長久的“仁慈”,也可能演化出樹木和陸地動物,但不可能演化出智能生命。像視力和飛行能力這樣的重要創新在地球動物中間已經獨立演化出了許多次,但進行太空航行的智慧只演化出了一次(只有人具有這種智慧)。
當然,如果在銀河系中地球附近就存在外星文明,而它們在技術上比我們高明得多的可能性是不能排除的。有人認為,不管是什么物種,如果它們已先進得足以進行星際距離的旅行,那么它們是不大可能具有挑釁性的,不然它們可能早就在一次核戰中消滅了自己。
迄今為止,我們不能肯定這種觀點正確與否。不過,我們尋找外星人已超過50年,仍未發現任何智慧生命的跡象或信號。如此看來,就算你會被擊中,但被地球人開槍擊中的可能性也遠遠大于被外星人的射線槍擊中。
疾病:你會成為外星病原的宿主嗎?
科幻小說中一個屢試不爽的主題:行星際探險者到達另一個世界,結果被一種神秘的病毒感染蹂躪;或者,我們的太空探測器帶回來一種外星病原體,結果地球人慘遭涂炭。
太陽系中的其他世界被認為有可能提供了能支持微生物生存的環境,例如火星的塵土平原或木星的衛星歐羅巴(木衛二)的地下海洋。由于我們的免疫系統沒有遭遇過這類病原,所以我們對它們并沒有天然免疫力。由航海的歐洲殖民者帶到南美洲的(南美洲土著此前未曾遭遇過的)細菌,使大量土著喪生。
那么,外星細菌感染地球人的可能性有多大呢?外星細菌感染地球人傷口的可能性是存在的,但你因此患上傳染病的可能性并不大。例如,早已適應了火星的寒冷、干燥環境的火星細菌不能很好地對付人體的溫暖、濕潤環境。另外,病原和宿主之間常有很近的演化關系,這構成種間屏障,從而阻止了許多疾病從動物傳給人。在病毒和它侵犯的宿主之間這種關系更緊密,因此你大可不必擔心太空流感。
飄走:錯一步,你就會飄向死亡
如果在太空行走過程中你沒有抓住飛船的船體,或者你的磁靴子失靈脫離船體(許多科幻小說作者都以為飛船的船體幾乎全由鋁構成,殊不知鋁是沒有磁性的),你最好指望沒忘了把自己用鏈子拴在船體上。在沒有空氣阻力或引力將你拉回飛船的情況下,你將會以一個恒定的速度飄離飛船。你的最后幾小時將在緩慢得揪心的飄離中度過,你無力自拔,只能等待氧氣耗盡,飄向死亡。
不過,如果你當時正從事維修工作,手里有一把扳鉗,那么牛頓第三運動定律也可能會救你一命。用盡全力向相反方向甩扳鉗,反作用力有可能使你往飛船方向移動。但必須注意的是:一定要從你的臀部(你的身體質量中心附近)甩出扳鉗,否則你得到的將是一個迅速的倒栽蔥,這看起來或許很優美,能讓你得到體操滿分10分,但這只會讓你在剩下的幾小時生命里感受到生不如死的眩暈。
輻射:宇宙射線可能帶來慢性死亡
一旦進入在地球大氣層和磁場保護范圍之外的太空,就沐浴在了被稱為宇宙射線的離子化輻射中。宇宙射線由加速至高能量的亞原子粒子構成,“加速器”則是太陽上發生的暴烈事件和遍布宇宙的恒星爆發事件。
宇宙射線對活細胞來說相當危險,暴露在宇宙射線中的宇航員可能會深受其害,包括晚年患上癌癥或患上急性輻射病。
參加“阿波羅”登月任務的宇航員只有一層薄薄的金屬皮來防護宇宙射線,他們實在是很幸運——要是當時的太陽粒子事件晚幾天或早幾天發生,多名機組成員就將遭遇致命的輻射量。經過失控的上吐下瀉,以及在飛船失重的狹小船艙中與其他瀕死者一起飄浮幾天后,死亡將是他們躲不掉的結局。
宇宙射線帶來的危險是載人航天的最大障礙之一。按現有技術,一次載人往返火星之旅要花大約兩年時間,在此期間宇航員不可能幸運到能避開一切太陽粒子事件。首趟載人前往火星之旅,很可能需要在飛船上設置一個“風暴避難所”。
這是一個輻射防護層,比飛船其他地方厚得多的小艙室,很可能需要用飛船的水或氫燃料箱來包裹它,這些東西會吸收來襲的宇宙射線。“風暴避難所”或許不比一個碗柜大多少,但在一次太陽事件帶來的輻射粒子流量高峰期間,整個機組必須擠在里面躲避好幾個小時。其他可能性包括制造一個人工迷你磁層,它會像一個導向盾那樣保護機組艙。
盡管在對付太陽粒子脈沖方面目前已有了計劃,但在防護星系宇宙射線方面我們幾乎還束手無策。星系宇宙射線能量很高,能穿透幾米厚的密集防護盾。
雖然尚不清楚長期暴露于星系宇宙射線中的健康風險有多大,但科學家推測這些風險包括抑制免疫系統、造成白內障、對腦細胞和神經系統造成不可修復的損害等。星系射線流量很低,在一次性往返火星過程中,宇航員在后半輩子患上癌癥或其他大病的風險只比正常情況下略微增加。
但是,在更遠的未來,一旦人類在小行星上建立采礦基地,在月球和火星建立定居點,地球移民一生都暴露在宇宙輻射中,風險就會大得多。為防護宇宙輻射,這些外星定居點可能將建在地面下,或者建在像空空的熔巖管這樣的表面天然地貌中。
黑洞:靠黑洞太近,你會變成細面條
如果靠黑洞太近,你將獲得對造物主會面的最深刻印象。陡峭的引力梯度意味著你將經歷無比強大的潮汐力——隨著墜向黑洞,由于你的腳趾稍稍更靠近黑洞一點,所以腳趾會比頭部感受到更大的引力拉動,其結果就是:你越靠近黑洞,身體會變得越來越長也越來越薄,這一過程被科學家戲謔地稱為“細面條化”。
對于超大質量黑洞(就像據說潛伏在銀河系中心的超大質量黑洞)來說,這個細面條化的發生地點位于黑洞的視界以內。一旦一個物體進入黑洞的視界,這個物體的光線或信息就無法再逃逸。因此,如果你的同伴此刻正理智地待在安全距離外,他不會目睹到你的厄運。如果有什么可以安慰你的話,那就是:在你墜入黑洞遭受宇宙牽引力終極折磨之前很久,來自環繞黑洞的吸積盤的超密集輻射可能早已把你烤化了。
失壓:俘獲的空氣,或成為你的死敵
太空旅行者的最大恐懼,莫過于航天服或飛船裂縫后發生的迅速失壓。我們的身體已經適應了地球大氣壓,暴露在真空中會導致氣腔迅速膨脹和眼睛中的濕氣之類的非承壓體液沸騰。一旦失去氧氣,你就會在大約10秒鐘內失去知覺,一兩分鐘后死亡。不過,如果你及時得救并被拖回氣壓過渡艙,你也有可能存活下來。
在迅速失壓過程中,你最緊迫的擔憂就是被積累在你肺里的氣體使你的肺發生爆發性破裂。因此,最好的舉措就是狂喊,喊空你的肺。
你的皮膚其實是相當不錯的天然增壓服:你的身體可以腫脹到正常狀態下的兩倍左右,雖然這可能會令你很不舒服,但你的身體肯定不會爆開。
你的血液也不會沸騰一血管的彈性壓力將保持你的血液受壓足夠,因而不會在體溫下發生沸騰。然而,靠近你體表的許多毛細血管都將爆裂,因此你的眼睛充血將比任何酒鬼都厲害。此外,如果你直接暴露在陽光里,那么你將遭遇很嚴重的曬傷。
一次典型的失壓事件發生在1965年,當時美國宇航局一名技術人員在一個真空艙中測試一件宇航服,不料真空艙出現漏氣。14秒后他就失去了知覺,幸好人們及時為真空艙充壓,從而挽救了他的性命。他的最后意識是,他注意到自己舌頭上的唾液在真空里沸騰著掉下。
迄今為止,死在太空(而非死在高空)的唯一一批宇航員(航天員)是蘇聯“聯盟11號”機組的3名成員,死因是管道故障造成的失壓。所以,不管是設備失靈還是微型隕石撞擊,失壓都是宇航員面臨的最大危機之一。