|
惡劣可怕的火星環境
（2006年06月08日 14:49）
來源︰《太空探索》
|
|
|
□作者: 吳國興
[1]
航天員的火星旅行首先要經過太空，然後到達火星表面，最後又通過太空返回地球。在火星旅行的整個來回過程中，航天員要經受各種各樣的環境因素的“考驗”，但其中主要是失重、低重力、火星大氣和宇宙輻射。因為這四種因素對航天員的危害最大，因此需要很好地研究和預防。
失重和低重力的危害
航天員一離開地球進入太空，就受失重的作用，到達火星以後，受火星表面上低重力的作用，從火星返回地球，又須經過太空，又受失重的作用。
地球表面是1g重力環境。人類長期生活在地球上，無論是從系統發育還是從個體發育的角度，人體的結構和生理功能都適應這種重力環境。人一旦乘坐載人飛船離開地球進入太空，就處于失重狀態，這種失重的狀態必然對人體產生明顯的影響，並導致一系列的生理反應。到達火星表面後，火星表面是0.39g 的重力，屬于低重力環境，仍然對人體有不良影響。
其實對人體的影響不僅是失重和低重力本身，還有重力的變化。從地球到行星際空間，人體是從1g環境進入0g環境；從行星際空間到火星表面，又從0g環境進入0.39g環境；從火星返回地球，又要經過行星際空間，人體又從0.39g環境進入0g環境；最後到達地球，即從0g環境進入1g環境。重力環境的每一次變化，人體都有一個重新適應的過程。這種反復對環境變化的重新適應，對人體的生理影響更為嚴重。
在長期的火星探測中，科學家們最擔心的是人體肌肉和骨骼的變化，其次是心肺和循環調節功能的變化，最後是血液、體液、免疫和感覺運動功能的變化。
人們生活在1g重力環境中，骨骼肌總是處于一定的負荷狀態，一旦進入失重狀態，骨骼肌的負荷消失，便出現肌萎縮。肌萎縮主要發生于骨骼肌，失重對平滑肌幾乎沒有影響，對心肌有一定影響。
對航天員的醫學檢查發現，在失重狀態下航天員從尿中排出大量的鈣。而且這種尿鈣排出量的增高從飛行一開始就出現，1個月後排出量增高到飛行前的兩倍。更可怕的是這種情況一直持續到飛行結束，無論采取什麼措施，都無法減輕和消除這種現象。從尿中排出的鈣都是從骨骼中來的。鈣的大量排出使骨骼密度下降，骨質疏松。長期的骨密度下降和骨質疏松有可能發生骨折。大量的鈣從尿中排出，增加了腎的負擔，容易產生腎結石。
火星大氣的危害
火星大氣對人體的危害主要集中在三個方面︰浮塵、靜電放電和塵暴。
火星空氣的一大特點就是有大量浮塵。這種浮塵的危害主要是對航天員機械設備的磨損，嚴重影響火星服的氣密性；如果在飛船居住艙內使用過濾器，過濾器很容易堵塞；影響航天員的視覺，如果浮塵落在服裝的面窗上或是光學儀器上，將影響航天員的觀察。此外這種浮塵還會影響火星的溫度變化，並在火星環境中聚積大量的靜電。
火星浮塵具有很強的侵入性。這種侵入性取決于浮塵顆粒的大小、硬度和形狀。當航天員出艙活動時，盡管航天員穿著先進的火星服，盡管在飛船居住艙內有設備完善的生命保障系統和空氣過濾器，但是航天員長期在火星上生活和工作，難免會吸進大量的火星浮塵。航天員完成出艙活動回來後，可能將浮塵帶回居住艙，甚至污染食品，進而被消化吸收。根據目前的研究發現，在火星土壤和浮塵中存在很多有毒物質，如有毒的金屬、石棉和有機化合物。毒性金屬中最常見的是六價的鉻，這是一種毒性極強的物質，此外還有砷、鎘和鈹等。科學家研究發現，航天員在火星上吸入這些有毒物質後，輕者可能會得矽肺或其它的肺組織損傷，重者可能得癌癥。因此長期在火星上生活和工作，航天員的安全和健康是一個需要首先研究解決的大問題。
火星上有塵暴，塵暴中的塵粒踫撞會產生靜電。當航天員在出艙活動時，他們的火星服上會產生靜電，特別是當他們在火星地面上行走，靴底與地面摩擦又會產生靜電，甚至手套跟服裝摩擦，也會產生靜電。航天員在出艙活動中會發現在這些裝備之間會產生電弧放電的現象。這種放電現象如果不加防護，輕則對火星服和其它儀器設備上的電子元件造成損傷，重則還會擊傷航天員。
火星大氣中對人體危害最大的是塵暴。火星塵暴有地區性的和全球性的。全球性的塵暴沒有季節性，對發生的時間和持續時間的長短很難預測。大部分全球性塵暴發生在火星接近于近日點的時候，一般從南半球開始出現。在這種時候出現的全球性塵暴通常可持續幾個月。發生塵暴時，火星上不僅天昏地暗，而且塵暴中的微塵還會污染火星航天員的服裝、野外漫游車和居住艙。不過塵暴對航天員的影響主要是妨礙人的視覺，繼而影響航天員在火星表面工作任務的完成。
火星旅途中的宇宙輻射
在火星環境的危害中，最嚴重的是輻射危害。航天員在飛往火星的旅途中可能遇到兩種輻射︰一種是銀河宇宙輻射；另一種是太陽粒子輻射。此外如果火星飛船使用的是核動力火箭，這就成為第三種輻射源。
銀河宇宙輻射來源于銀河系，是一種高能帶電粒子流。粒子的能量可以高達1020eV，平均粒子通量為每秒鐘每平方厘米2.5個粒子。銀河宇宙輻射的粒子由于能量高，具有很強的貫穿能力，因此比較難防護。這種粒子的主要成分是質子（約佔85%）、α粒子（約佔13%）以及原子序數大于2的元素的原子核（約佔2%）。在原子序數大于2的原子核中，有一類稱為高能重粒子，不僅原子序數大，而且能量極高，在銀河宇宙線中危害最大。它不僅能穿透載人飛船座艙的艙壁，而且擊中人體後能引起組織器官的嚴重損傷。
當太陽表面出現大耀斑時，常伴有大量高能帶電粒子發射出來，這種現象稱為太陽質子事件。由于太陽質子事件的輻射能量很高，對航天員有很大的危險性，因此是載人火星探測的重要危害因素之一。
太陽質子事件發射的帶電粒子絕大多數是質子，其次是α粒子，原子序數大于3的粒子很少。有些太陽質子事件中觀測到碳、氮和氧的重核，數量僅為α粒子的1/6。另外還可以觀測到原子序數為22∼30的超重核，不過數量更少。
小的太陽質子事件持續數小時，大的太陽質子事件可持續數天。太陽質子事件的發生和強度與太陽活動周期有關。在太陽活動高的年份，發生太陽質子事件的可能性較大。因此根據太陽活動周期，可對太陽質子事件作一定程度的預測。
如果航天員在火星飛行途中或是在火星表面受到宇宙輻射的照射，輕則有可能出現皮膚損傷，如出現紅斑、濕性脫皮，嚴重的還會出現短時間的毛發脫落。這就是輕度放射病的癥狀。如果受到大劑量的照射，就會得放射病。如果航天員能獲得及時而適當的治療，放射病也可能痊愈，但會留下遠期效應。如果放射病很重，又未得到及時治療，就可能有生命危險。
美國阿波羅號的航天員在月面上曾“看”到一種特殊的閃光，而且閉上雙眼後仍然可見。經過研究後發現這是高能重粒子通過眼楮視網膜時產生的。高能重粒子除能刺激視網膜產生閃光感覺外，還能損傷視網膜。
俄羅斯著名航天員瓦列里-波利亞科夫認為，如果在火星飛行中不采取適當的防護措施，火星飛行可能會導致航天員終身不育。波利亞科夫還認為，火星航天員飛往火星、在火星上停留和返回地球過程中，需要幾年的時間，他們不僅可能遭受到嚴重的宇宙輻射損傷，而且還有長期失重和低重力的生理影響，因此可能會完全喪失生育能力。波利亞科夫建議，火星航天員應該選50歲以上的人，因為這個年齡段的人已經過了生育年齡。
轉載文章請首先閱讀有關轉載說明
文章作者:吳國興
責任編輯:skylook
|
|
[1]
|
上一篇︰參加火星探險任務的年輕人
下一篇︰土星跳躍的極光
|
 收藏到網摘:
|
 相關信息:
|
文章評論(0):
-
（ - ）
|
|
|
|
|
系統菜單 |
|
|
|
系統登錄 |
|
|
|
企業合作 |
|
|
|
