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探索太空生活的常识,如何获得更美好的太空居住体验?

自从1969年7月20日,美国航天员尼尔·奥尔登·阿姆斯特朗(Neil Alden Armstrong)乘“阿波罗11号”飞船的登月舱踏上了月面以来,人类就没有停止过对月球的探索,对登陆火星的渴求和外太空生活的畅想探索太空生活的常识。

探索太空生活的常识,如何获得更美好的太空居住体验?

下面从如何记录时间和在太空中如何获得更好的食物体验两个方面分享最近的研究进展。

探索太空生活的常识,如何获得更美好的太空居住体验?

探索太空生活的常识,如何获得更美好的太空居住体验?

宇航员的身体健康和情感健康都依赖于饮食。早期的宇航员不得不忍受粉末、浓汤和冻干的立方体压缩食品。太空食品经过了漫长的探索过程,如今新技术正沿着微重力食品制备的边界推进——国际空间站(ISS)将测试第一个真正的太空烤箱。

探索太空生活的常识,如何获得更美好的太空居住体验?

太空烹饪技术仍然需要克服很多困难和障碍。食品将受到更严格的重量、体积和耐用性的限制和要求。在科学家们调查和研究宇航员深空旅行的潜在心理影响时,他们发现,如果宇航员能吃到更像家里的食物,一切都会变得容易接受起来。

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一家名为Zero G Kitchen的企业在太空产品设计公司NanoRacks的帮助下正在研发这样的太空烤箱。 如果成功,这将是第一个真正在太空烘焙食物的烤箱。研究食品技术的研究人员Maeena Naman Shafiee说:“我相信,如果科学家们能够做到这一点,那将改变科学和宇航员的游戏规则。”

NanoRacks团队在他们德克萨斯州实验室展示了太空烤箱

来源:Scientific American

太空的环境给烘焙带来了许多挑战。在地球上的烤箱里,空气受热上升,然后遇冷下降,不断循环。这样可以均匀地分配热量,是烹饪食物所必需的条件。但在国际空间站的微重力下,空气不会“漂浮”到烤箱的顶部。为了解决这一问题,太空烤箱做有一个托盘,托盘可以把食物固定在适当的位置,内部的加热元件可以均匀地散发热量。当对烤箱在微重力下进行加热模拟时,观察到热量集中在圆柱形隔热烹饪室的中心。

来源:Scientific American

潜在的火灾风险也是需要面临的问题。开发人员给他们的烤箱特别设计了通风和隔热组件,使其能够通过美国宇航局的初步安全审查。Zero G Kitchen的联合创始人兼联合大厨伊恩·费希滕鲍姆(Ian Fichtenbaum)说:“所有的加热元件都被很好地隔离开来,加热也得到了很好的控制。”

如果太空烘焙师打算从零开始制作东西,微重力又是一个障碍。刚从NASA约翰逊航天中心国际空间站食品系统职位上退休的Vickie Kloeris说:“与预先准备好的冷冻面团不同,新鲜的食材会四处漂浮,也没办法测量其重量。”

根据NanoRacks公司高级经理玛丽·墨菲(Mary Murphy)的说法,烤箱团队并不确定饼干可能会是什么形状,因为在微重力环境下,东西的移动方式是不确定的。墨菲说:“我们现有的理论预测它最终可能是球形的。”她解释说,“在地球上,饼干面团在烘烤时向上膨胀,但在微重力下,它可能会同时向四面八方膨胀。”

不管形状如何,饼干的吸引力不仅仅在于它的外表。它提供了一个强大的,来自于家一样的熟悉感觉,让宇航员宾至如归。

无论最新的实验结果如何,太空烤箱似乎会帮助开辟更广阔的微重力烹饪机器市场。

▏深空原子钟——帮助太空定居者追踪时间

太空居住需要面临各种复杂情况,例如如何获取粮食和食物,我们的废物又如何处理?可是还有一件事情更重要,那就是如何记录时间。而我们地球上的年、月、日时间在火星或月球上没有多大意义。

有人说解决办法非常简单,带上手表和日历就行了。这也是国际空间站目前的处理方式。国际空间站的工作人员按照格林威治标准时间运行,他们通过与地球的密切联络,掌握最新的时间。

但是,要让太空居民保持在地球上的计时系统不太实用。国际空间站每90分钟绕行地球一周,所以地球上的一天里(24小时),宇航员能看到16次日出和日落。

天文学家、科幻作家和热情的爱好者提出了一系列的建议,为潜在的太空定居建立新的计时系统。汤玛斯·干加利(Thomas Gangale)——大流士火星历(为未来生活在火星上的人设计的新型历法)的创建者说:“如果我们要把人送到火星上去定居,他们需要根据火星的自然节律来计算时间。”地球每自转一次23小时56分钟,而火星的旋转则稍长,需要24小时40分钟。火星绕太阳的轨道长度是地球的两倍,地球的一年需要365天,火星需要688个地球日。

在开发地球时间的替代品时,定居者将面临的另一个挑战是计时。地球上的时间是由极其稳定的原子钟来标准化的,原子钟每150亿年误差一秒钟。不幸的是,它们和冰箱一样大。

NASA的深空导航员Jill Seubert说,航天器使用超稳定振荡器来保持时间,这使得航天器能够按计划执行操作,但“它们并不是真正超稳定的,它们会随着时间漂移”。

上世纪70年代,旅行者号探测器上使用了第一个超稳定振荡器(USO),如今仍在卫星上使用。即使在地球日期间,这些卫星也必须重新校准,以确保GPS等技术尽可能准确。仅差百万分之一秒就意味着GPS误差可达数百米。

目前,工程师们通过精确的地球时间和宇宙飞船的USO读数之间进行转换来解决这个问题。但是,随着我们进入太空的深处,需要进行更多的瞬时操作,依赖地球时间将变得不现实。虽然地球和月球之间的时间差只有1秒左右,但两者到火星的时间差却高达7到22分钟,且两者的相对位置会随着轨道的变化而变化。

休伯特是美国航空航天局喷气推进实验室工程师团队的副首席研究员,他们团队建造了第一个深空原子钟。现在,航天器可以携带自己的原子钟,而不是依赖于与地球的通信,从而使它们能够保持更精确的当地时间,这反过来将允许它们计算自己的位置,并在没有地球帮助的情况下执行操作。6月下旬,深空原子钟搭乘SpaceX火箭进入太空。

标签:太空 居住 美好

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