在地球最极端的地点,宇航员找到了为太空做准备的理想场所

放眼望去,尽是红褐色的岩石,不见一草一木。这是一个寒冷荒芜的荒原,夏季最高温度约为 40°F(4°C),常年覆盖着冰层。看不到人类文明。这听起来可能像是火星——但实际上是 加拿大北部一个偏远的岛屿,名为德文岛。我们的星球包含了无数奇妙之处,宇航员利用这些看似其他世界(当然,有可呼吸的空气)的奇异地点来训练如何在地球以外的生活。让我们来看看宇航员在地球上用于为太空旅行做准备的五个地点。

冰岛,火山 

加拿大航天局 (CSA) 宇航员兼 Artemis II 任务成员 Jeremy Hansen 在冰岛的一次地质野外训练演习中,使用岩石锤和凿子从一块大巨石上敲下一块样本。图片来源:ROBERT MARKOWITZ NASA-JSC

美国宇航局即将推出的 Artemis 计划(美国重返月球的重大计划)最近派遣宇航员穿越 冰岛的火山景观。地球上的这个特殊地点自阿波罗时代以来一直被用于太空训练,当时宇航员称其为“他们在训练中去过的最具月球特征的训练地点之一”,据美国宇航局 Artemis 地质训练负责人 Cindy Evans 称。“它拥有这样的地貌;看起来就像月球。而且它拥有宇航员将在月球上观察和探索的特征规模,”她补充道。

此外,冰岛的岩石与月球上的岩石类型相同:玄武岩,由冷却的岩浆(来自地球火山和月球撞击)形成;以及角砾岩,这是一种由各种碎片融合在一起形成的“弗兰肯斯坦岩石”。凭借这种类似月球的地貌,宇航员可以使用锤子、铲子和铁锹等经典工具练习地质学家技能,以采集样本。

佛罗里达礁岛群,海底 

NEEMO——美国宇航局极端环境任务作业项目——是一项美国宇航局的模拟任务,该任务将宇航员、工程师和科学家团队送往 Aquarius,这是世界上唯一的海底研究站,每次停留长达三周。图片来源:NASA

在地球上,我们显然没有真空环境——几乎在我们地表的任何地方都有我们可以呼吸的空气,而且我们可以不穿专用宇航服就四处走动(尽管在北极你需要穿保暖的衣服)。然而,海洋的恶劣程度几乎与外太空一样。要潜入其深处,你需要携带自己的氧气,保护身体免受危险压力的影响,并学会如何在没有熟悉的重力向下作用的情况下进行导航。

[ 相关:宇航员和水下宇航员:海洋与太空有什么关系?]

由美国宇航局和佛罗里达国际大学运营的 Aquarius 栖息地和研究站,距离基拉戈约 3.5 英里,位于水下约 20 米处。在 Aquarius,所谓的“水下宇航员”在他们的模拟航天器中生活和工作,测试用于太空行走和其他太空生活技术的新方法。

南极洲,康科迪亚及其他站点 

康科迪亚站附近。图片来源:IPEV/PNRA/ESA-J. Studer

太空生活压力很大。你离援助和文明的其他部分非常遥远,你被困在一个狭小的空间里,如果准备不足,外部世界会*字面意义上*杀死你。地球上有一个符合这三个标准的地方:南极洲。它寒冷多冰的地形对人类来说无疑是危险的,而且附近看不到大城市(甚至不方便驾车或飞行到达)。一些研究站位于大陆沿岸,交通比较便利,例如 麦克默多站。在那里,宇航员测试将用于探索火星等其他行星的机器人,科学家们还研究了 南极冬季漫长黑夜缺乏阳光如何影响宇航员

距离沿海站点 600 多英里处,还有由法国和意大利科学组织运营的 康科迪亚站。在康科迪亚,“宇航员”乘员确实与世隔绝——有些人甚至会在那里度过整个冬天,以了解他们可以从隔离的压力中学到什么以及如何缓解这些压力。

夏威夷,莫纳罗亚火山和莫纳凯亚火山

HI-SEAS 附近:夏威夷太空探索模拟站。图片来源:Michaela Musilova/HI-SEAS

坐落于海拔 8,000 英尺以上的莫纳罗亚火山顶上,有一个小研究站,被称为 HI-SEAS:夏威夷太空探索模拟站。在这个小栖息地中,所谓的“模拟宇航员”经历了 4 到 12 个月的“任务”,以模拟在火星上生活的可能情况。为了尽可能逼真,HI-SEAS 居民与其海平面附近的“地面控制”之间甚至内置了通信延迟,旨在模仿地球和火星之间 20 分钟的光传播时间。也就是说,如果你从火星发送一条消息到地球,它需要 20 分钟才能到达——然后发送后还需要 20 分钟才能收到回复!

此外,太空旅行的一个大挑战是你必须携带所有必需品:氧气、食物、水,应有尽有。能够在目的地制造这些必需品将极大地帮助减轻航天器行李的负担!这就是所谓的 “原位资源利用”(in-situ resource utilization)系统发挥作用的地方。这些令人难以置信的小工具从火山岩中提取水和二氧化碳,并且可能有一天对在月球上寻找和利用水很有用。目前,美国宇航局(与加拿大航天局合作)在夏威夷的火山山上测试这项技术,因为那里的岩石和土壤也是月球地质的良好模拟物。

亚利桑那州,旧金山火山区

2024 年 5 月 13 日,在美国亚利桑那州弗拉格斯塔夫以北的旧金山火山区,美国宇航局宇航员 Kate Rubins 和 Andre Douglas 推着装有月球工具的工具车,为 Artemis III 演练月球行走操作。图片来源:NASA/Josh Valcarcel

亚利桑那州的沙漠是另一个长期以来受模拟宇航员青睐的地点,自阿波罗时代以来一直被使用。与冰岛的火山平原类似,亚利桑那州的旧金山火山区(位于弗拉格斯塔夫附近)拥有类似月球的地质,非常适合练习月球行走和宇航员的地质技能。今年早些时候,Artemis 计划的宇航员进行了一系列模拟月球行走,测试了 未来在月球南极进行探险的严格计划。“野外测试在帮助我们测试 Artemis 任务期间进行成功的月球作业所需的所有系统、硬件和技术方面发挥着至关重要的作用,”野外测试总监 Barbara Janoiko 在一份美国宇航局新闻稿中说道。美国宇航局戈达德空间科学中心科学家 Cherie Achilles 补充说:“这次模拟为我们提供了一个机会,可以实时练习进行远程地质勘探。”

 

更多优惠、评测和购买指南

 

Briley Lewis

撰稿人

Briley Lewis 博士(她/她)是一位自由撰稿的科学作家和天文学家。在 Twitter @briles_34 上关注她,或访问她的网站 www.briley-lewis.com。


© .