4月24日,神舟二十号成功发射,标志着我国空间站常态化运营迈出了重要的一步。
神舟二十号发射后,仅用了3天就完成了与旧乘组的太空交接。
随着神舟十九号乘组的顺利返回,神舟二十号的3名航天员已正式接棒,开始为期180天的科学实验与任务工作,预计将于2025年10月底返回地球。
在这次任务期间,神舟二十号乘组将深入执行一系列高度复杂的任务,包括开展空间站实验调试、太空生物医学检测、航天器维修、出舱活动等一系列重要科研项目。
这些科研任务将为我国深空探测积累宝贵经验,漫长的驻留过程中,航天员们的工作、生活和休息都将面临诸多挑战,其中最为基础和重要的就是睡眠。
那么,航天员是如何在太空中睡觉的呢?
这一问题,也许听起来简单,但却涉及到航天员长期在失重环境下的生理适应性、心理健康以及空间站的科学设计。
为了确保航天员的健康与任务顺利完成,空间站的设计者们考虑到了许多常人无法想象的细节。
在中国空间站的常态化运营中,整个空间站由多个舱段组成,分别承担着不同的功能。
核心舱“天和”是整个空间站的“大脑”,负责指挥与调度,不仅是航天员日常生活的场所,也是他们进行科研实验、监测地面情况和进行通信的枢纽。
此外,空间站还包括实验舱“问天”和“梦天”,这两个舱段承担着大量的科学实验任务,支持不同的实验模块和外部设施的工作。
问天实验舱中所进行的实验,主要以生命科学方面为主,有8个实验机柜的安装的位置,包括:生命生态实验柜、生物技术实验柜等,同时还布置了空间站核心功能的备份功能。
而梦天实验舱主要面向微重力科学研究,更偏向物理化学方面,因此在梦天实验舱中,配备的实验柜是流体物理、材料科学、燃烧科学和基础物理等实验柜。
梦天舱还设置有货物气闸舱,或者称之为无人气闸舱,大量的科研工作,以及空间站的维修和维护的工作,将要在这个舱外进行。
除了科研任务设置以外,空间站舱段内部就要以睡眠休息和卫生区域为主了,睡眠区主要分布在天和核心舱和问天实验舱中:
早期由于天和核心舱率先发射,所以在天和舱内配置了3个独立睡眠区,每个睡眠区均为密封舱内的独立隔间,配备睡眠袋、照明设备和储物空间,保障航天员休息的舒适性。
而随着问天实验舱后续部署,在问天舱内又增设了另外3个睡眠区,其布局垂直于舱体表面,航天员需以“站姿”进入睡眠袋。
事实上,在太空中,由于缺乏地球上的重力作用,航天员在失重环境中是无法像地球上一样躺在床上入睡的。
因此中国空间站的睡眠区采用了两种不同的睡眠舱布置方式:站姿睡眠舱和卧姿睡眠舱。
站姿睡眠舱是指航天员在舱内以站立的方式休息,舱内设有专门的束缚系统,确保航天员不会漂浮或被漂浮物干扰。
而卧姿睡眠舱则设计为可以躺下的休息区,这样的设计可以提供更为舒适的睡眠体验,航天员在里面可以像地球上那样完全“躺”下来入睡。
当然,在失重环境中,站立和躺下并没有太大的生理差异,舒适度也几乎没有差异,均要使用固定装置与睡眠袋,钻入固定睡袋中,防止飘浮。
所谓的卧姿和站姿设计,无非是因为空间利用而设计为垂直方向罢了!
总体而言,睡眠舱设计兼具了舒适性与实用性。不仅空间宽敞,还非常智能化,配备情景照明系统,可调节灯光模式(如睡眠模式、工作模式),帮助航天员适应昼夜节律。
每个睡眠区均为独立隔间,隔音效果良好,都有足够的空间让航天员伸展身体,搭配的独立舷窗,也能在航天员休息时看到地球或太空的美丽景象,放松心情。
不过,虽然卧躺无差别,有的航天员还是倾向于卧姿的休息方式,或许这种姿势更能帮助航天员“适应”太空,说不定还能营造一种在地球入睡的“错觉”。
除了睡眠,航天员的另一个基本需求就是厕所。
在地球上,厕所是人们日常生活中最常见的设施,而在太空中,厕所设计不仅仅是为了满足生理需求,更需要考虑到重力的缺失、空间的有限性以及长时间使用带来的环境影响。
中国空间站在设计时考虑到这些因素,设有专门的卫生区域,能够支持航天员在失重环境中的卫生和如厕需求。
空间站内共设有2个卫生区,分别位于天和核心舱与问天实验舱,可支持6人在轨使用,每个舱段都有独立的卫生设施,以应对不同舱段的人员需求。
尤其是在“天和”核心舱与“问天”实验舱之间的协调工作中,两个舱段的厕所设计都有着严格的规范,确保在多个航天员驻留期间,能够合理分配使用。
目前,中国空间站的厕所设计不仅能够满足航天员的使用需求,同时也考虑到可能的备用功能。
例如,万一某个厕所出现故障,航天员依然可以使用其他舱段的厕所,而不至于因为资源匮乏而影响日常工作与生活。
从宽敞舒适的睡眠舱,到高效、冗余的厕所设计,我国空间站的每一项设施都在考虑航天员的长时间驻留与健康。
不仅解决了失重环境下的基本生活需求,更通过独立分区、智能控制、资源循环等技术,将“太空生存”提升为“太空生活”。
在未来,随着中国空间站的持续运营与发展,6人驻留将成为常态,当多国宇航员轮换合作成为趋势,中国空间站优质的生活体验,将为空间应用树立一套新标准。
中国在空间站建设初期就确定了“舱段生活功能优先”的设计路线——宁可牺牲实验舱空间,也要为航天员保留充足睡眠、洗漱与卫生功能。
在未来,我国航天员将面临着更长周期、更远距离的太空航行,如何保障“人在太空”的基本生活质量,是我国未来空间应用技术的核心考量。
中国空间站目前的设计承担着未来载人月球、火星任务的适应性验证任务。
我们也可以期待,随着科技的不断进步,未来的太空生活将告别艰苦,成为一种全新的“生活”方式!
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