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《太阳系三环到四环搬迁纪要》
铛铛铃2025-09-14【科普】1人已围观
简介
今天为你解读的书是《太阳系三环到四环搬迁纪要》，
副标题是《太空征途、虚空生活与古怪科学》。
太阳系一共有八个行星轨道环绕，地球在三环，火星在四环。移民火星是人类的太空梦想，那么从三环迈向四环，太空航行究竟是一段怎样的征途呢？是雄壮威武，是惊险刺激，还是妙趣横生？如果你对航天事业的认识，还停留在这些浪漫的想象，那么这本书会给你来一个画风突变，一把卸下航天事业外表的光环，让你一睹背后的危险、辛苦、尴尬、抓狂，甚至难以启齿的一面。
本书作者玛丽·罗琦，是科普界著名的幽默女王。她最擅长用不大正经的腔调，来讲述正儿八经的科学。只要是她写的书，本本都登上《纽约时报》的畅销书榜。在本书中，罗琦亲身探秘各国太空机构的模拟舱和实验室。她关注的既不是英雄事迹，也不是探险故事，而是用一种女性化的视角去讲太空中那些貌似鸡毛蒜皮的小事，比如太空中不能洗澡怎么办，卧床三个月身体会有什么变化，呕吐在了头盔里会怎样，失重状态下小便失禁如何解决。罗琦用感染力十足的语言，以一种客观冷静的科学态度，详尽描述了太空中的大生大死，以及吃喝拉撒。在让人啼笑皆非的同时，也给宇航员这一职业加上了全新的注解。
下面我就从心理、生理和生活三个方面，给你带来一场真实又接地气的太空旅程。
首先来面对一个基本的问题，什么样的人能当选宇航员呢？50多年来，全世界的宇航员也就500多人，这个职业可是一个精英中的精英。我们自然会联想到一个个胆大无畏、具有冒险精神的英雄形象。但真实的情况是，选拔宇航员的必备条件不是勇于冒险，而是要能容忍无聊。作者亲身经历了一次日本宇航员的选拔面试，十个应试者每人拿到一捆彩纸，测试的内容是折纸鹤。是的，你没听错，折1000只纸鹤，这就是这些国民英雄们要面对的任务。精神专家们会将每个选手的表现，按时间顺序记录下来，并像法医解剖尸体一样，对纸鹤进行分析，看看是不是折得越多，折缝就越马虎，前十只跟后十只相比有什么区别等等。除了折纸以外，选手们的任务还包括用乐高积木拼机器人，用彩色铅笔作画、做个人才艺展示等等。这些成果全都要送给精神专家分析。作者说，如果我跟一个陌生人讲述这里的见闻，估计他死都不会相信这是宇航局，倒像是个托儿所。
你别小瞧这些跟过家家似的任务，它能评估出宇航员的真实心理素质，看看他们是否真的性子稳、坐得住。在太空中，小事儿能决定生死，越是简单的事情，就越能考验一个人对抗无聊和负面情绪的意志力。要知道，宇航局从来不缺天才和英雄，几乎所有的宇航员都是飞行员出身，他们朝九晚五的工作就是打破飞行记录，对他们来说，各种惊险刺激、死里逃生早已是家常便饭。太空探索中更大的挑战是应对无聊，如果没有克服无聊、忍耐寂寞的定力，宇航员的心理状态就会出现问题。
飞入太空这样激动人心的事居然会无聊吗？你别不信，就拿和平号空间站来说，它的生活区域只有一辆长途大巴那么大，在这样一个禁闭狭小的空间里，你无处可逃，窗外荒凉一片，毫无景色可言。一旦宇航员看不到地球，那就再没什么好看的了，外面永远是漆黑一片。在这种环境里，被困的时间越长，人就越焦虑，越焦虑就越愤怒。但是这里没有门可以摔，没有路可以飙车，宇航员能发泄的对象只有三个：控制中心、队友和自己。大多数人会将情绪发泄给控制中心，这几乎成了一个历史悠久的传统。例如在NASA的双子星座七任务中，就有宇航员对着地面大发牢骚的通话记录，他说：“转告强斯医生，这300块钱一顿的饭，你就不能做的好吃点儿？封口太紧了，挤都挤不出来，现在挤是挤出来了，窗户上崩的全是蔬菜和鸡肉。”这位宇航员的任务不过才两个星期，牢骚还算是温和的，时间再长点会如何呢？在一次模拟飞行中，有两支多国宇航小组被隔离了三个月，结果有女宇航员遭人舌吻的，有大打出手血溅围墙的，还有直接提出辞职的，所有人都把情绪宣泄给了队友，实验几乎无法继续。除了向控制中心和队友发泄，还有一些宇航员选择了默默自己消化情绪，导致的结果就是抑郁。和平号空间站的宇航员拉维金，在太空中整整待了六个月，他坦言，有时候都想上吊自杀，只是苦于没有重力无法完成。
目前人类在太空中，单次停留的最久时间是340天，想想咱们的三环到四环的火星计划，一次飞行任务往返需要整整500天，现在你明白为什么要考察宇航员折纸鹤的功夫了吧。随着航天任务的不断拉长，航天局不再需要最初的那种雄心好强、胆大包天的宇航员，而是需要平和、情绪稳定、有幽默感的人。莫斯科生物医学问题研究所甚至在研究能不能开发点成人用品，带上太空缓解焦虑。这个考虑很现实，面对一次500天的太空任务，心理问题就变成头等大事了。
说完了心理问题，再来看看生理问题。太空环境跟地球最大的区别就是引力不同。我们常说航天飞行零重力，零重力这个词其实有点误导。围绕地球轨道旋转的航天器，都还好好的在地球引力范围内呆着呢。像国际空间站，其轨道的海拔高度大约是400 km，所承受的引力，也就比地球表面弱10%而已。但是由于引力转化成了向心力，航天器围绕地球做圆周运动，就像月球一样，所以相对于地球来说，宇航员是失重的。失重诚然是新鲜又让人激动，但是当你在天上飘一段时间之后，很快就会怀念地球了，因为失重造成的一个最大的生理反应是头晕，头晕的结果就是呕吐。
我们先来了解一下为什么会头晕，用一个医学术语来说，叫做感官冲突，也就是眼睛和内耳中的平衡系统没有串通好。比方说你坐在船舱里，跟着大海起起伏伏，由于你是跟房间一起在动，眼睛会告诉大脑，你坐在房间里没有动，但是内耳中负责平衡的半规管系统可不是这么说的，你的内耳石感受到了晃动，当船下沉时，内耳石就升起来，当船升高时，内耳石就沉了下去。眼睛和内耳石给出了完全不同的信号，于是大脑就糊涂了，进而产生了恶心的感觉。如果你待在甲板上，就会感觉好一些，因为眼睛能够以地平线为参照物，就能看到船在动了。在正常的情况下，人站立不动的时候，内耳石是落在内耳底部的，可是在失重的状态下，无论你是什么姿势，内耳石都漂浮在内耳中间，如果你突然转个头，内耳石就会在耳道壁上弹来弹去，它带来的感官冲突会让你一直觉得恶心，而且你没有任何像地平线一样的参照物，太空里不分上下左右，上方会在毫无征兆的情况下变成下方。有宇航员表示，有时候只是无意中看到旁边的队友头朝下飘在空中，都会让自己突然犯晕跑去吐一口。在太空谁也不需要为恶心呕吐感到尴尬，登陆过月球的宇航员博尔曼，就说自己当时吐的跟条狗似的。
那么如果你出舱行走，不小心吐到了头盔里会怎么样呢？那么悬浮的呕吐物，很有可能飘进鼻子和嘴里，让人窒息而死。历史上确实有因为吸入自己的呕吐而致死的宇航员，所以头盔的设计都有引导空气向下流动的气路，把呕吐物从头盔里吹下，进入宇航服。虽然有点恶心，但是能够救命。
呕吐只能算是失重下的一点小麻烦，更大的麻烦是失重会带来身体机能的退化。人体有个基本原则叫用进废退，我们平时腿部肌肉、静脉在站立时是保持收紧的，以防止血液聚集在脚部，而到了失重状态下，这种功能就会懒得工作了，反正血液都会在上半身聚集，这时身体就会将这种状态误读为血液过量，就会发出指令切断造血。宇航员在太空中要比平时少用10%到15%的血液，当他回到地球，血液量低，加上静脉偷懒，就会导致头昏眼花，这叫做直立性低血压。所以常常有宇航员会在完成任务后的记者会上晕倒。同样的，骨骼也会出现类似的反应，而且伤害更加严重。当你开始跑步或者体重增加，身体会强化骨骼和肌肉来提供足够的支撑，相应的，如果你不跑步了，或者是体重减轻，骨骼就会缩水。类似的，在太空中，身体感受不到震动和压力，就会觉得自己不需要这么多的骨质，于是发生了骨质流失。在太空站工作半年后，回来的宇航员都比离开时减少了15%到20%的骨质，而一次长达两年的火星任务，基本就可以对一个人的骨骼造成瘫痪级的损伤，下半身最终会失去1/3甚至1/2的骨量。当一个从火星回到地球的宇航员，迈出舱门的那一刻，他有可能当场骨折，这可不是开玩笑的。
对此，NASA花费了大量的精力来研究如何避免骨质流失。他们发现，太空中失重造成的骨骼退化是可以模拟的，而且还很简单，就是一个姿势卧床不起。这个动作带来的身体退化速度跟太空中一样，于是NASA花钱雇人在床上躺着，三个月的时间，每天24小时洗澡、吃饭、上厕所统统要躺着进行，连坐起来都不让，以此来评估药物和运动器械是否会起到帮助。虽然这个实验听上去有点不光彩，但是志愿者们被尊称为“地航员”，因为他们承受的痛苦几乎跟宇航员一模一样。
除了做模拟研究，科学家还从黑熊身上找到了灵感。冬眠的黑熊能在窝里睡上4~7个月，爬出来的时候骨头还是硬得很。这是因为黑熊冬眠的时候是不会起来上厕所的，所以在骨骼自我拆解的过程中，排出来的矿物质都留在了血液里，以一种循环的方式再补回到骨骼上去。科学家们一直在研究控制黑熊新陈代谢的激素，如果有一天能成功，不但能解决宇航员的骨质流失问题，还能治疗普通人更年期后的骨质疏松。
我们说了半天在天上有多不易，殊不知下来更难。从人类开展载人航天活动以来，已有22名航天员献出了生命，其中多达11人就是在返回着陆的过程中牺牲的。下面就说说返航面临着怎样的生理危险。当宇航员返航时，大气层的阻碍会让飞行器的速度从每小时近3万公里，降低到每小时只有几百公里，就像是急刹车，使宇航员承受四倍以上的重力，这种状态可以持续一分钟之久。时间越长，血液就会越往腿部聚集，导致大脑缺氧甚至死亡，这也是为什么在返航时宇航员都选择躺着，这样能缓解脑部缺血，但是血液集中在背部同样难受，会让胸骨下方感到疼痛、呼吸困难。在联盟号的一次返航过程中，宇航员还经历了高达八倍重力的状态，几乎要挣扎着才能完成呼吸。想象一下，一个100斤体重的人突然重达800斤，全身唯一能动的只有手腕和手指，也就是说，宇航员很有可能单纯因为无法移动手臂来操作控制台而身亡。即使你平安度过了穿越大气层的这一分钟，危险也还没有结束。每次着陆基本上都可以算是迫降，因为太空舱和飞机不同，它既没有机翼，也没有起落架，只有降落伞帮助减速。可以这么说，着陆的感觉就是经历车祸，宇航员将承受来自纵向和横向两个方向的冲撞，也就是前后晃动和左右晃动，其中左右晃动最为致命。为什么？因为躯干的前胸与后背的距离比较窄，左右距离比较宽，在前后甩动中，心脏依然会被夹在自己的位置上，但是在左右甩动中，心脏有更大的移动空间，很容易会把自己甩出去，脱离主动脉。除此之外，不同组织在震动中的互相碰撞也很致命，因为人体各组织的质量不同，所以加速度也有快有慢，骨头加速就比肉快。在撞击中，宇航员的骨架先动，直到被安全带挡住才停下来，然后开始向后反弹，大概在骨架运动一秒之后，内脏器官才会运动，这就意味着内脏在向前走的过程中，会碰到向后运动的骨架，撞上后再反弹，严重的话，各种组织器官就会把自己摇散。
那么如何来保障宇航员的安全呢？这里就要向参与研究的志愿者们致敬了。1965年，来自美国赫罗曼空军基地的79名飞行员，经历了288次模拟降落，最高冲击力一度达到了36倍的重力，他们有的心脏瓣膜撕裂，有的眼珠差点脱落，各种伤痛不计其数，但是很多人毫无悔恨，反而感到骄傲。有人接受采访时说：“只要能保护我们的阿波罗宇航员在着陆时不受到伤害，我不介意有几天腰疼得睡不着觉。”
以上就是太空中的心理和生理问题，恐怕你已经失去对宇航员这个职业的憧憬。别急，下面还有令人更抓狂的，太空中除了要面对重重险境，还要解决吃喝拉撒。下面我就为你介绍宇航员生活中的那些尴尬事儿。如果你正在吃饭，建议你跳过这段，因为太空中的生活实在不怎么优雅。
首先是吃喝问题，在太空中进食本身就存在着危险，食物碎片有可能飘起来进入鼻腔，或者咽下去的食物会沿着食道漂回到嘴边，导致恶心呕吐。所以太空食品有一系列严格的规定。首先，食物不能易碎，像饼干、三明治这些绝对禁止，因为食物碎屑不只是卫生问题，在失重状态下，一颗碎屑不会掉在地上等你来打扫，它可以漂在任何地方，带来安全隐患。第二，食物必须轻巧，NASA发射到太空的重量每增加一斤，燃料上的开销就要增加几千美元，太空食品技术也都以热量密集为先决条件，尽量带最有营养、能量最多、体积最小的食物。第三，啤酒和碳酸饮料就不要想了，因为没有重力，碳酸气泡不会升到表面来，你喝到的就是一堆泡沫，即使你不介意喝了下去，胃里的气泡也不会升上来，打嗝就成了问题，往往一打嗝就会有液体跟着反出来，打嗝儿不行，放屁也不好。第四点，食物还要考虑不产生任何肠胃气体，像豆子、卷心菜、甘蓝、花椰菜这些就不行，毕竟在不能开窗的太空舱里放屁，是很影响士气的。第五，食物要能做到低残余，也就是高效吸收，减少排泄。动物蛋白和脂肪是地球上消化率最高的食物，人对于高质量的牛肉、鸡肉、鱼肉消化率几乎是90%，其中被消化得最好的是鸡蛋，这些都是太空食品中重点要考虑的食物。至于新鲜水果和蔬菜，那是不允许你多吃的，因为这些清肠排毒的东西会导致人频繁地上厕所，在太空中如厕可是非常麻烦的。
以上只不过是一些最基本的要求，在太空中吃饭完全没有乐趣可言，更多的是折磨。有的航天机构把所有的食物都做成牙膏的样子，装在管子里，一律挤着吃，省得嚼来嚼去占用工作时间。还有的开发了液体食物，做成类似于奶昔的饮料，一天三顿都用喝的，以此减少上大号的次数。这些让吃饭变得更省事的办法，后来都被证明是不成功的，因为食物的品相、气味和口感都是吃的一部分，跳过了视觉、嗅觉、味觉这些感官系统，会让人产生紧张不安的感觉，使人对食物产生厌恶感。
光是吃的差点还不是最要命的，NASA对食物的循环利用达到了极端的地步，他们开发出了把尿液净化成饮用水的技术，据说味道清澈甜美。尽管这事在技术上没有任何问题，但是可不是所有的宇航员都能克服心理障碍喝下去的。NASA还在考虑用大豆和牛奶来纺织布料，由于太空中不能洗衣服而丢弃的脏衣服又占地方，那干脆让布料水解变成食物，也就是说让宇航员吃掉自己换下来的脏衣服，这听上去真要为宇航员的胃捏把汗了。
说完了吃喝，再来看拉撒，讲讲太空怎样上厕所。如果你听说有人在厕所里安装摄像头，那一定觉得流氓变态，但是这就是航天中心用来做示范的厕所。摄像头安装在马桶上，正对着你的屁股，坐在马桶上的人可以看到旁边的一个同步监视器，还有一排文字标识，上面写着“坐在训练座上展开臀部”。这种如厕流程简直让人哭笑不得，但是却很有必要。监视器让你从摄像头里看到自己的屁股是否对准了马桶的中心点，因为在失重状态下，光靠感觉是无法准确估量自己的姿势的，万一坐歪了，接下来你就会弄脏马桶的边缘，并且堵住环绕在边缘上的气孔。太空马桶不是冲水，而是像吸尘器一样用气流带走废物，万一你跑偏了，堵住了气孔，那么接下来的清理任务可就艰巨了。为了让如厕更加精准，最新的马桶座还设计出一个帮助张开屁股的功能。
在失重状态下排泄可不是开玩笑，哪怕简单的小便行为，也可以变得需要插输尿管。在地球上，重力会使尿液聚集在膀胱底部，随着膀胱渐满，就会提醒大脑内容增加，给出逐渐加强的内急信号。而在太空中，内急的感觉跟地球上不一样，尿液不是聚集在膀胱底部的，液体的张力会使它附着在膀胱壁各处，只有当膀胱几近全满时，才会发出信号，而此时膀胱可能已经满到快要爆炸了。所以宇航员不管有没有感觉，都得定时去一下洗手间。为了让宇航员能够顺利如厕，太空洗手间的设计真是难倒了无数工程师。一个成功的零重力马桶包含了工程学、材料学、生理学、心理学和礼仪规范，还要考虑男女生理有别，这也是NASA不愿意招收女性宇航员的原因之一。但是人们始终也没有设计出一个完美的厕所，有的连最基本的控制气味都做不好，有宇航员就形容自己有一次任务就像是在公共厕所里待了两个星期。为了不给自己和队友找麻烦，有些宇航员就会用药物来减少自己如厕的次数。
接下来再说说洗澡的问题。人可以忍受多长时间不洗澡呢？其实在古代，人本来就不怎么洗澡，女王伊丽莎白一世是文艺复兴时代的洁癖代表，他的名言在今天听起来有点好笑，他说：“我每个月都得洗一次澡，不管是否需要。”而许多人是一年一洗的，但是他们并没有因为不洗澡而妨碍健康，有两点原因。第一点，皮肤上的细菌并不会随着时间的推移而无限增加，反而会在一两周的时间达到一个平衡值，此时的细菌数量大约是刚洗完澡时的三倍，之后细菌数量会保持稳定，甚至出现下降，这是因为汗液含有天然的杀菌成分，可以限制细菌的生长，而且皮脂会形成一个保护层，阻挡皮肤受到外物入侵。第二，虽然文艺复兴时期的人不洗澡，但会勤换衣服，这才是保持卫生的关键，因为衣服对油脂和汗水的吸收能力惊人，实验显示，一个人身上有86%到93%的脏东西都被衣服吸收了，特别是含棉的衣服。
因此，在一个腿都伸不直的座舱内，宇航员不能洗澡，虽然对健康没有大碍，但是最要命的是不能换衣服。在一次模拟实验中，实验对象不分昼夜地穿着宇航服，戴着头盔，过了四个星期，最后他们的衣服都粘在身上，甚至开始分解，他们形容这种情况是绝对恐怖。还有一次实际飞行中，航空军医苦苦为宇航员求情，让NASA允许他们临时脱下衣服透透气，其中一位宇航员回忆到，自己的儿子那段时间逢人就说：“我爸爸只穿着内裤绕地球轨道飞行。”像这种只有几周的航天任务，也许还能凑合，但是在空间站一待就是数月的宇航员，就必须认真考虑洗澡的问题了。在失重状态下，水从淋浴头落下来几厘米，就会聚集成一团飞走，根本不会流向身体，光有水是洗不了澡的。苏联的礼炮号空间站尝试用气流将水冲到宇航员身上，勉强算是成功，但还是会形成水团，水团常常会贴在嘴巴和鼻孔上，为了防止呛死，宇航员们都要穿着潜水装备洗澡。当时的宇航员这样回忆：“一个裸男叼着呼吸管，戴着潜水镜，鼻子上还夹着鼻夹，这样的洗澡方式多么有异域风情啊！”这些宇航员跟伊丽莎白一世一样，一个月才洗一次。如今太空中已经没有淋浴设备了，大家还是老老实实用湿毛巾擦身吧。
以上就是本书的主要内容，相信你已经对宇航员这个职业有了完全不一样的认识。在鲜花、荣耀、万人敬仰的背后，他们从大到挑战生命极限，小到应对吃饭喝水，一举一动都在承受着巨大的考验。在NASA的历史记录上，甚至曾有宇航员带着自杀药片去执行任务。有多少荣耀，就有多少艰辛，人类不属于太空，但是进军太空却是人类对生命的另一种可能的探索。宇航员这个群体，书写了人类太空活动的传奇，只要探索不止，这些传奇故事就会永远继续。
好，《太阳系三环到四环搬迁纪要》这本书就为你解读到这里。听书笔记在音频下方，我们明天见。
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