想和我们一起星际旅行?先来看看航天员在天上有多“污”!

 

做航天员真不容易!...



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“你咋不上天呢?”这句发源于东北,走红于朋友圈的网络流行语虽然已经过气,但既然这句话曾红极一时,说明在普通人眼里,上个天可真不是一件容易的事情。能“上天”的人,自然是方方面面都会被多加关照。既然找不到上天入地来去自如的小仙女,那能享受这种待遇的,也就是航天员啦。



在天上的都是小仙女...咦?哪里不对...?

既然是360°无死角的关怀备至,那最基本的生理需求也一定会得到细致入微的关注——不要想歪!这里说的是“排出新陈代谢产物”这个阶段:屎尿自然不必说,连喘气和流汗都不会被放过。在你们这些上不了天的凡人眼里,这都是根本不会注意到的细节,流汗洗个澡不就完了。但是!对于封闭而精密的载人航天器乘员舱而言,这些代谢物可是有害物质的重要来源,不被重视起来根本不行——你以为上了天,就可以随便污了吗?!



不!不能污!

在茫茫太空中 ,乘员舱是航天员每天生活的大本营。为了保证这里的环境对航天员健康无害,就算是自己的代谢物,也需要得到定性和定量分析,看来自己污自己也不容易。上个世纪,俄罗斯、美国都已做过类似的研究,在2012年,北京化工大学理学院的祁欣等研究者和中国航天员科研训练中心合作,分析了中国男性代谢污染物的产生速率,成果以《航天器乘员舱中人体代谢痕量化学污染物产生速率》为标题发表在Acta Astronautica杂志上——某种程度上说,也可以算是对航天员体味的化学分析了。

一说到代谢产生的物质,大家第一反应肯定是......卧槽有翔划过!没错,屎和尿显然是重头戏,然而在乘员舱里,我们倒不需要考虑这两个途径产生的污染。因为一般来说,它们和乘员舱的空气是隔离的。毕竟重头戏,不隔离开实在是有些丧心病狂...

所以现在还剩啥?人体代谢产生污染的途径主要剩下了这三个:呼出的气体、皮肤挥发出的气体和汗液

这三个渠道都能产生哪些污染物?它们产生的速度如何?这两个问题,就是这个实验要研究的内容。

首先,我们得知道代谢污染物的种类和产生速度,都会受到哪些因素影响吧?室温、人的年龄、饮食、运动、个人健康状况,这个实验必须要对这些方面也多加考虑。然后就要挑选男宠,啊不,实验对象了。



咋挑?运动吧!图片来源:paratic.com

科学家挑选了20名非常“标准”的中国男性志愿者,尽量贴近航天员的情况:他们的年龄在28~40岁之间,很健康——没有糖尿病、肠胃炎、肝病和肾病,不吸烟,测试前和测试中也没有过量饮酒;他们身量中等——身高为165~175cm,体重为65~75kg;实验期间吃的是标准的中餐。

做实验要控制变量,如果连这都不知道,初中物理老师大概会被气死。但在控制变量这件事上,这项实验还真值得一说。此前美国和俄罗斯的研究考虑了其他条件,但并没有涉及运动状态,而中国的研究则设定了三种运动状态,这样就能看出,运动负荷对代谢污染物的产生有什么影响。在真正的轨道中,航天员的运动状态一般包括睡眠、安静、轻到中度的运动,这次研究就据此设计了如下三种状态:

安静状态,志愿者需要静坐1小时;

轻度运动状态,志愿者需要在跑步机上慢走1小时;

中度运动状态,志愿者需要在跑步机上慢跑1小时。

OK!现在可以开始做实验啦!实验的环境是一个模拟的航天器乘员舱,温度在22摄氏度左右,志愿者们需要穿上一种特制的气密性服装,以便三种渠道产生的“洪荒污力(也就是代谢物)”能被有效地收集起来。



这就是实验使用的特殊服装。



三种运动状态。左侧为安静状态,右侧为轻度和中度运动状态。

在动用了气相色谱-质谱联用仪、气相色谱仪、紫外分光光度计等工具仔细分析后,结果得出。中国男性航天员在乘员舱中到底是怎么污的?我们就此一目了然。

祁欣等人一共找到了16种化合物,包括烃类、醇类、酮类、醛类、酸类、含氮化合物,其中某些物质会在中度运动时产量明显增加,比如硫化氢就增加得非常明显,而硝基吡啶等的产出则在三种状态下没有明显区别。

之前美国和俄罗斯的研究得到的数据差异不小,把中国的数据加进比较的行列,会发现一些有趣的结果,来自不同国家的男性航天员,“污力”差异还挺大:中国男性和俄罗斯男性的氨和丙酮产生速率接近,一氧化碳、乙醛、氢则接近美国男性的结果。此外,二氯甲烷等几种代谢物并没有在美俄的研究中发现,属于纯粹的中国造。

这16种化合物中有刺激物,有窒息性毒剂,也有中枢神经系统抑制物,不过要想知道它们到底会给航天员的健康带来什么影响,还得先看剂量。在做了一番计算后,实验得出结论,认为每个人每天能产生的“污”对乘员舱的环境而言是安全的。不过,污染物的浓度会有积累效应,而乘员舱毕竟是密闭的,如果不及时妥善处理污染物,航天员的健康还是有可能受到威胁。对于长期航天任务来说尤其重要。这项研究的结果对环境控制和生命维持系统的设计很有意义,航天员们纷纷表示,下次上天肯定带够去污粉【并不!



带够才能上天!

这项研究说到这里就介绍完了,插播一个彩蛋!我们来介绍一下航天员的体味问题!其实他们的体味应该和普通人没什么大差别,而考虑到代谢物中含有氨、硫化氢这种性质描述中自带重口词汇的物质,如果太长时间不洗澡的话,航天员的味道肯定也不会好闻。

一个AI

......产自肠道的气体去哪里了?!没有研究吗?!被你们吸走了还是怎样啊喂!!

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