Unglaubliche Überlebensfähigkeiten von Astronauten. Welche davon können Sie beherrschen?

Willkommen, Gott Dreizehn, zu Hause o(*￣▽￣*)ブ

Am Morgen des 16. April landete die Rückkehrkapsel des bemannten Raumschiffs Shenzhou 13 erfolgreich im dafür vorgesehenen Bereich des Landeplatzes Dongfeng. Die Astronauten Zhai Zhigang, Wang Yaping und Ye Guangfu kehrten nach 183 Tagen Arbeit und Leben in der Raumstation sicher zurück und schlossen die bemannte Flugmission Shenzhou 13 erfolgreich ab.

Die Helden sind triumphierend zurückgekehrt und mein Herz klopft vor Aufregung. Mein Kindheitstraum von der Raumfahrt scheint wieder aufleben zu lassen! Welche Fähigkeiten fehlen mir also, um Astronaut zu werden?

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01

Schwerelosigkeit und Übergewicht

Der größte Unterschied zwischen dem Weltraum und der Erde besteht darin, dass die allgegenwärtige Schwerkraft auf der Erde im Weltraum nicht spürbar ist. Dieses Phänomen nennen wir „Schwerelosigkeit“ – wir haben die allgegenwärtige Schwerkraft wie die Luft verloren. Wie also „verschwindet“ die Schwerkraft im Weltraum? Selbst wenn wir ins All fliegen und die Raumstation erreichen, sind wir tatsächlich nur 400 Kilometer von der Erdoberfläche entfernt. Der durchschnittliche Radius der Erde beträgt 6371 Kilometer, was etwa 1/16 des Erdradius entspricht. Gemäß Newtons universeller Gravitationsformel F=GMm/r2 ist die Schwerkraft der Erde an der Raumstation im Vergleich zur Schwerkraft der Erde auf Objekte auf der Erde nur um 1/162-1/172≈0,045 % reduziert. Das „Verschwinden“ der Schwerkraft können wir aber durchaus spüren – die schwebenden Menschen und Gegenstände in der Raumstation sind der beste Beweis. Also, wo liegt das Problem?

Betrachten wir den einfachen Fall. Angenommen, eine Person steht still auf der Erdoberfläche, die Stützkraft auf die Person beträgt N=mg und zu diesem Zeitpunkt ist alles normal. In der Raumstation sind die Menschen außerdem der Schwerkraft der Erde (die ungefähr der in Bodennähe entspricht) und der Stützkraft der Raumstation (Richtung und Stärke sind unbekannt) ausgesetzt. Wenn sich die Raumstation in einer annähernd gleichmäßigen Kreisbewegung (tatsächlich eine Ellipse) um die Erde bewegt, sollten die Menschen und die Raumstation die gleiche Beschleunigung a=wv haben und in Richtung Erdmittelpunkt zeigen, also lösen wir N'=mg-ma=mg-mwv.

Wenn wir die gleiche Kräfteanalyse auf die Raumstation anwenden, stellen wir fest, dass die Raumstation nur durch die Schwerkraft beeinflusst werden kann, da es kein Objekt gibt, das ihr diese „Unterstützung“ bieten kann – sie befindet sich im Weltraum. Wir können also wv=g lösen und dieses Ergebnis in den Ausdruck von N' einsetzen. Wir stellen fest, dass die Stützkraft auf die Person ebenfalls 0 ist. Allgemeiner ausgedrückt: Jedes Objekt, das relativ zur Raumstation stationär ist, erhält eine Stützkraft von 0, was bedeutet, dass Personen und Objekte in der Raumstation schweben. Natürlich wird die Raumkapsel in der Realität nicht den idealen Zustand völliger Schwerelosigkeit erleben, sondern Mikrogravitation mit einer Beschleunigung von 10-6~10-4g.

Eine andere, gegenteilige Situation tritt beim Start eines Raumfahrzeugs auf. Zu diesem Zeitpunkt weist das Raumfahrzeug eine große Beschleunigung auf und die Richtung ist genau entgegengesetzt zur vorherigen Schwerelosigkeitssituation und zeigt nach außen. Für die Astronauten im Inneren sollte die Beschleunigung a = N/mg genügen. Wenn a > 0, N > mg, ist die Stützkraft größer als die Schwerkraft, die übergewichtig ist. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die vom Menschen empfundene Kraft tatsächlich nur durch die unterstützende Kraft N bestimmt wird. Mit anderen Worten: Der Mensch kann nicht wirklich wahrnehmen, wie groß die tatsächliche Beschleunigung ist, er kann nur spüren, wie groß das „Rückstoßgefühl“ ist.

Beim eigentlichen Start ist das Übergewichtserlebnis weit mehr als nur ein „zurückdrängendes Gefühl“. Unter Berücksichtigung möglicher Notfälle müssen Astronauten beim Bodentraining in der Regel ein Übergewichtstraining in einer Zentrifuge mit einer Beschleunigung von über 8g überstehen; und untrainierte Normalmenschen stoßen bei einer Beschleunigung von 2g-4g fast an ihre Grenzen.

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02

Ausgefallene Fitness

Das erste Problem, das durch die Schwerelosigkeit entsteht, ist die Veränderung des körperlichen Zustands. Auf der Erde kämpfen unsere Muskeln und Knochen ständig gegen die Schwerkraft, sodass wir unsere Muskelkraft und Knochendichte ohne zusätzliches Training aufrechterhalten können. Da jedoch im Weltraum kein Gegenstand Gewicht hat und der menschliche Körper nicht gegen die Schwerkraft ankämpfen muss, mangelt es Muskeln und Knochen an Bewegung, was zu Problemen wie Muskelschwund und Osteoporose führt.

Selbst körperlich starke Astronauten müssen bei diesem Thema vorsichtig sein. Daher werden sie im Weltraum täglich etwa zwei Stunden Sport treiben, hauptsächlich in Form von Laufen, Radfahren, Widerstandsbändern und statischen Übungen. (Zhai Zhigang: Letzteres ist meine Stärke

Wie läuft man in einer Umgebung ohne Schwere? Es ist ganz einfach. Binden Sie einfach zwei Federn an Ihren Körper und verbinden Sie diese mit dem Laufband. Auf diese Weise werden Sie bei jedem Sprung beim Laufen von den Federn nach unten gezogen. Da beim Laufen starke Vibrationen entstehen, muss unser Laufband außerdem mit stoßdämpfenden Vorrichtungen ausgestattet sein.

Auch an die Reitausrüstung werden eigene Anforderungen gestellt. Wissenschaftler haben speziell für Astronauten Schuhe mit Schnallen entwickelt, um während der Fahrt eine stabile Verbindung zwischen Schuhen und Pedalen zu gewährleisten.

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03

Fütterung

Für Astronauten in der Raumstation gilt es nicht nur, ihre eigene Schwerelosigkeit zu überwinden, sondern auch die Schwerelosigkeit ihrer gesamten Umgebung, beispielsweise der Nahrung.

Präzise Fütterung ist für das Überleben im Weltraum unerlässlich. Es ist ein gutes Gefühl, das Ziel zu treffen, aber wenn Sie es verfehlen, müssen Sie den Tisch und den Boden abwischen und die „Luft im Krematorium reinigen“.

Apropos, das Weltraummenü, das ich als Kind sah, war wie „Zahnpasta ausdrücken“. Durch die Modernisierung der Lebensmittelverarbeitungstechnologie wurde das Angebot auf 127 verschiedene Speisen erweitert, darunter geschnetzeltes Schweinefleisch mit Fischgeschmack, Kung Pao-Hühnchen, Rinderfilet mit schwarzem Pfeffer, würziges Lammfleisch, Pfeffergans, scharf-saure Bambussprossen, würziger Tofu, gebratener Reis in verschiedenen Geschmacksrichtungen, geschmorte rote Schweinekoteletts, Kartoffeln mit scharfer Paprika, Kohl- und Rindfleischsuppe, Reisklöße, würziger Thunfisch, Hühnchen und Reis mit Milchgeschmack, Pilze und Fleisch, Salat mit Sojasoße, Saubohnen mit Krabbenrogen, knusprige Schokolade, gefriergetrocknetes Eis usw. Auf der Raumstation können Sie sogar frisches Obst sowie drei Sorten Klöße essen: Schweinefleisch- und Kohlklöße, spanische Makrelenklöße und Taglilienklöße. Die Teigtaschen werden am Boden verarbeitet und können beim Verzehr wieder aufgewärmt werden.

Das mag zwar extravagant klingen, ist aber in Wirklichkeit gut gemeint: Weltraumnahrung muss nicht nur sicher und hygienisch sein und ausreichend Energie und Nährstoffe liefern, sondern auch den Geschmack und die Essgewohnheiten der Astronauten berücksichtigen und versuchen, dem „One-Bite“-Standard zu entsprechen. Es muss in einer Umgebung mit Mikrogravitation essbar sein und darf keine Gräten, kleine Stücke oder Rückstände enthalten. Ich frage mich, ob ich bei meinem nächsten Flug ins All einen Space Hotpot essen kann? (Reibe deine Hände

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Weltraum-Haarschnitt

Ich frage mich, wie viele Tonys es in dieser Epidemiezeit, in der alle zu Hause sind, noch auf der Welt gibt? Wie dem auch sei, die Raumstation hat bereits ihren eigenen „King Tony“——

Göttin Yaping wird Tony-Lehrerin in der Raumstation

Quelle: CCTV.com

Aufgrund der fehlenden Schwerkraft fallen die abgeschnittenen Haare nicht zu Boden, sondern schweben durch die Raumstation. Wenn Sie sich im Weltraum die Haare schneiden lassen, müssen Sie daher einen Haarrestesammler verwenden, um die Haare aufzusammeln – das heißt, Sie müssen einen „Staubsauger“ verwenden, um alle Haarreste aufzusaugen.

Der Space Station Barber Shop ist jetzt geöffnet!

Quelle: CCTV.com

Das gleiche Problem besteht beim Shampoonieren. Da es keine Schwerkraft gibt, können Sie das Duschen vergessen. Verwenden Sie einfach drei Kopfbedeckungen, um das Problem zu lösen.

1) Setzen Sie eine mit Shampoo gefüllte Kopfbedeckung auf und reiben Sie sie wiederholt ein;

2) Wechseln Sie zu einer mit sauberem Wasser gefüllten Kopfbedeckung und reiben Sie diese wiederholt;

3) Wechseln Sie zu einer trockenen Kopfbedeckung und reiben Sie diese wiederholt.

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05

„Trink einfach etwas Wasser“

Die Menge an Wasser und Sauerstoff, die Astronauten während der gesamten Mission benötigen, ist enorm. Wenn sie alle vom Boden zur Raumstation „ausgedrückt“ würden, würde dies zweifellos die Kosten für die Instandhaltung der Raumstation erheblich erhöhen und die Möglichkeit eines langfristigen Aufenthalts in der Raumstation verringern. Daher ist ein komplettes Trinkwasser- und Sauerstoffregenerationskreislaufsystem unerlässlich. In der Raumstation nutzen wir die Elektrolyse von Wasser, um Sauerstoff zu erzeugen. Das Nebenprodukt Wasserstoff reagiert mit Kohlendioxid zu Wasser und Methan. Das Methan wird in den Weltraum abgeleitet und das Wasser zu Trinkwasser aufbereitet. Darüber hinaus stammt ein Teil des Wassers aus dem menschlichen Urin. Wissenschaftler haben ein Gerät entwickelt, das Urin durch Destillation und Filtration in Trinkwasser umwandeln kann.

Ob man es trinken kann oder nicht, muss natürlich jeder selbst entscheiden, der es trinkt. Astronauten werden regelmäßig mikrobiologische Tests am Trinkwasser durchführen. Bei der Testmethode wird davon ausgegangen, dass sich Mikroorganismen im Wasser befinden, daher züchten wir die Mikroorganismen im Wasser. Wenn die kultivierten Mikroorganismen den Standards entsprechen, kann das Getränk getrunken werden, andernfalls darf es nicht getrunken werden.

Mikrobielle Tests auf Trinkwasser

Quelle: Nachrichtenagentur Xinhua

Das Ende

Es heißt, das Universum sei die ultimative Romanze der Menschheit. In der langen und stillen Nacht sind es die Menschen, die ihre Träume und ihren Mut nutzen, um diese kleine Welt der Raumstation nach und nach aufzubauen und die Anstrengungen der vorherigen Generation zu nutzen, um die Anstrengungen der nächsten Generation anzuziehen.

Ich zolle jedem Astronauten meinen Tribut. Jeder Tag Ihrer harten Arbeit in der Raumstation ist strahlend und wie ein Lied. Ich möchte auch allen Menschen meinen Respekt zollen, die sich in der Luft- und Raumfahrttechnik hart engagieren. Sie sind es, der ein Paar starke Hände geschaffen hat, um diejenigen fest zu unterstützen, die nach den Sternen greifen.

Der 24. April ist Chinas Weltraumtag. Wir wünschen der chinesischen Raumfahrtindustrie eine dynamische Entwicklung und freuen uns darauf!

Unsere Reise führt zum Sternenmeer!

Quelle: Science Popularization China

Verweise

Essen im Weltraum: Erleben Sie die geheimnisvollen Weltraummahlzeiten der Astronauten (thepaper.cn)

【Technologie·Luft- und Raumfahrt】Eine kurze Diskussion über die Weltraumtauglichkeit – Zhihu (zhihu.com)

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Die Rückkehr des Helden – Ein perfekter Triumph, der Stolz Chinas! (gmw.cn)

Besonderer Dank an: Banyan Tree

Herausgeber: Banana

Quelle: Institut für Physik, Chinesische Akademie der Wissenschaften