摘自 《火星上的城市:我们能殖民太空吗?我们应该殖民太空吗?我们真的认真考虑过这件事吗?》(Kelly and Zach Weinersmith 著)。版权所有 © 2023。企鹅出版社(Penguin Random House 旗下企鹅出版集团的一个分支)出版。
在地球上,空气从四面八方向你的皮肤施加约每平方英寸 14 磅的恒定压力,或者用那些不怎么实用的非美制单位来说,就是 1 个大气压。这大约相当于每平方厘米的皮肤上都有 1 升水的重量。你之所以感觉不到,是因为你身体已经适应了地球表面的压力,就像深海虾感觉不到周围的液体可能会压垮一艘潜艇一样——你的身体抵消了周围环境的正常推力,你很少会经历突然的压力变化。
但想象一下汽水。当你买一瓶密封的健怡可乐时,你知道里面装满了气体,但你并没有看到很多气泡。这是因为瓶内的压力大约是地球表面气压的四倍,这使得二氧化碳能够稳定地悬浮在里面。当你打开瓶盖,你就会让里面的东西暴露在地球相对温和的大气中。所有溶解的气体会以熟悉的泡沫形式涌出。如果你想避免突然的喷发,你随时可以在海下四十米处打开瓶子,那里的压力会使气体保持在原位,而海水只会让健怡可乐尝起来更糟糕。
你的身体就像汽水一样,只不过你体液中悬浮的气体是氮气,这是从大气中吸收的。如果你被瞬间传送到外太空,那里的气压“为零”,你的体液就会像打开的健怡可乐一样反应,只不过不是喷涌的泡沫,而是氮气泡会堵塞你的静脉和动脉,阻止血液、氧气和营养物质的正常流动。潜水员从深水区返回水面时会遇到这种危险。如果你从高压快速切换到低压,就会患上“减压病”,俗称“潜水员病”,因为它通常会影响关节,导致患者痛苦地弯曲。如果发生在肺部,那就是“窒息症”。如果发生在脑部,那就是“眩晕症”。
如果你暴露在太空中,最有可能的结果就是死亡。事实上,唯一在太空中死亡的人都是死于突然失压。那是在 1971 年 6 月 30 日,宇航员格奥尔吉·多布罗沃斯基、维克托·帕察耶夫和弗拉迪斯拉夫·沃尔科夫正从“礼炮 1 号”返回。三名宇航员在失重环境下进行了数周的杂技表演,并为热情的苏联观众进行了电视直播。他们进入了返回舱,在短暂的舱门密封问题后,脱离对接并开始下降。当地面工作人员赶到并打开返回舱时,他们发现这三名宇航员仍然坐在座位上,平静地死去了。复苏尝试毫无用处——每个人都遭受了严重的脑出血。后续调查确定,当他们从空间站脱离时,返回飞船上的一个阀门意外弹开,让他们暴露在了近乎完美的真空中。
减压病不仅是事故中的危险;只要你使用压力服,它就是一个问题。你可能会认为宇航服就像笨重的衣服,但普通衣服不需要在内部提供一个密封的栖息地。更准确的说法是想象一个形状像人的皮革气球。像气球一样,内部压力越高,就越难弯曲。在一个人的形状的气球中,高压意味着关节难以弯曲。非常非常难以弯曲。所谓的“指甲分层”是一种有据可查的现象,我们强烈建议你不要去了解它是什么。因此,尽管国际空间站保持着地球的压力,但美国和俄罗斯的宇航服的压力只有其中的大约三分之一。
那么,为什么宇航员在穿上宇航服时不会变得弯曲、窒息、头晕和死亡呢?因为他们在太空行走前会预先呼吸纯氧,从而清除血液中的大部分氮气。没有氮气,就没有氮气泡。电影可能会让你认为,英勇的宇航员可以穿上宇航服,冲出去救援,但在目前的宇航服设计下,这只会导致布拉德·皮特痛苦地(虽然帅气地)抓住关节,蹒跚而死。
聪明的书呆子会问,为什么不让国际空间站保持和宇航服一样的低压呢?简短的回答是,虽然人类可以在低压环境中生存,只要有足够的氧气,但工程师必须设计所有设备在低压、纯氧的环境下运行。
但纯氧是危险的。1967 年,在“阿波罗 1 号”飞行准备期间,宇航员舱内的一个火花引起了纯氧环境中的剧烈火灾。三名宇航员——爱德华·怀特二世、罗杰·查菲和格斯·格里森——未能获救,因为温度和压力的突然升高使得向内打开的舱门无法使用,而剧烈的热量也阻止了救援人员拯救他们。
鲜为人知的是,苏联早期也发生过类似的事件。1961 年初,瓦伦丁·邦达连科正在接受宇航员训练,其中一项训练是待在一个高氧加压舱内十天。在禁闭接近尾声时,他取下身上的医疗传感器,并用酒精棉签擦掉了传感器上的粘胶。他不经意地将其扔到一边,结果落在了电热板上。由此引发的火灾迅速失控,吞噬了他的宇航服。在救援人员能够到达他之前,必须将舱内的氧气排出,他之后因休克死亡。这发生在加加林成为首位进入外层空间的人类仅一个月前。苏联倾向于保密他们的失败,因此当“阿波罗 15 号”的宇航员在月球上留下刻有在月球竞赛中牺牲的宇航员和苏联宇航员名字的铭牌时,邦达连科的名字并未包含在内。他的故事直到他去世四分之一个世纪后才被公开。