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科普:宇航员徒步环游月球一周要多久

时间:2021-05-01来源: 作者:admin点击:
北京时间4月26日消息,举头望明月,明月何其小。但假如你登上一艘宇宙飞船,穿上太空服,踏上史诗般的月球徒步之旅,你猜环游月球一周,需要多久?答案取决于多种因素,包括你的行走速度,每天行走的路程,以及规避危险地形不得不绕的弯路。总的来说,环游月球一周大约需要一年以上的时间。但实际上,在这个过程中,还有

北京时间 4 月 26 日消息,举头望明月,明月何其小。但假如你登上一艘宇宙飞船,穿上太空服,踏上史诗般的月球徒步之旅,你猜环游月球一周,需要多久?

答案取决于多种因素,包括你的行走速度,每天行走的路程,以及规避危险地形不得不绕的弯路。

总的来说,环游月球一周大约需要一年以上的时间。但实际上,在这个过程中,还有很多挑战需要克服。

根据 NASA 的说法,到目前为止,一共有 12 个人踏足月球表面,所有这些人都是 1969 年到 1972 年之间参与阿波罗任务的宇航员。发回地球的影像记录告诉我们,在月球的低重力环境下 —— 大约是地球重力的六分之一,行走(更准确地来说是跳跃前进)是一件极其困难(且十分有趣)的事情。

但是,NASA 之后的研究表明,人类在月球上的行进速度可以比阿波罗宇航员的更快。理论上来说,徒步绕月球一周的时间可能要比先前预期的更短。

加快步伐

根据 NASA 的数据,在执行阿波罗任务期间,宇航员以每小时 2.2 千米的速度在月球表面漫不经心地跳跃行走。速度这么慢,主要是因为他们身上穿着十分笨重的加压太空服。当时,人们在设计这种太空服的时候,并未对移动的灵活性加以考虑。但如果“月球漫步者”穿上更为轻便的太空服的话,他们可能会发现活动起来要容易许多,因此可以加快行走的步伐。

2014 年,NASA 在《实验生物学杂志》发表的一项研究,测试了人类在模拟月球重力下行走与奔跑的速度。为此,研究团队找来八名参与者(其中三名是宇航员),让他们在 DC-9 飞机上的跑步机上行走奔跑。在此期间,飞机在地球上以特殊抛物线轨迹飞行时可以模拟月球的重力,每次历时大约 20 秒。

实验表明,参与者在奔跑前,最快的步行速度可以达到每小时 5 千米。这不仅是阿波罗宇航员步行速度的两倍以上,而且也较为接近我们在地球上的平均最快步行速度,即每小时 7.2 千米。

参与者可以这么快地行走是因为他们可以自由地摆动双臂,就像我们在地球上走路一样。这种摆动可以产生向下的力,进而部分抵消重力的缺失。而阿波罗宇航员则因为穿着笨重的太空服,没有办法摆动双臂,使得他们行动迟缓。

若以这个新的最大假设速度计算,我们只需要 91 天就可以走完月球一周,全长 10921 千米。相比之下,地球赤道周长 40074 千米,以相同的速度,不间断地走完地球一周(比如,不吃不喝不睡)大概需要 334 天。不过由于海洋的存在,实际上我们根本没办法徒步环游地球。

当然,没有人可以连续不停地走上 91 天。所以,绕月徒步一周的实际时间会更长一些。

规划路线

月球上的徒步旅行也面临各种各样的挑战。欧洲航天局的科学顾问艾丹・考利说:“从逻辑上来讲,我觉得这是可行的。但是,这个任务比较奇怪,以至于不一定有人会真的去尝试。”

月球徒步旅行的挑战之一是携带补给物资,比如水、食物和氧气。

考利说:“我觉得用背包装这些东西可能不太现实,因为太重了,哪怕月球上的重力只有地球的六分之一。”

所以,考利说,你需要一辆后勤车。然后,这辆后勤车还可以兼做庇护所。他说:“许多太空机构都在考虑使用加压漫游车的可能性,它可以在宇航员执行探索任务的时候提供支援,有点类似于移动式微型基地。晚上你可以住进后勤车里,补充能量,等到白天再出来继续走路。”

月球冒险者当然也需要一套太空服,这套太空服的设计将务求最大的运动灵活性。考利解释说,当前的太空服在设计制作时,仍没有考虑太多的运动性,但也确实有一些机构在设计合身的太空服,可以让穿戴者的手臂自由摆动,从而在月球上正常行走。

接着,月球上坑坑洼洼的地形,也意味着想要寻找一条合适的路线会很麻烦,特别是有些陨石坑可能深达数英里。考利说:“遇到陨石坑,你最好还是绕路走,太危险了。”

规划路线时,光照和温度也是需要考虑的因素。考利说:“月球赤道附近,在白天的时候,温度大约是 100 摄氏度。等到了晚上,温度骤降至零下 180 摄氏度。”

月相更意味着在有些日子里,可能整日整夜见不到多少阳光,以及至少有一半的旅程只能在一片漆黑中进行。经过特殊设计的太空服或许可以在这样的极端温度下给予你保护,后勤车当然也可以提供保护。然而,温度也可能会改变月球浮土的状态,这是一层覆盖在月球坚实基岩表面的灰色细土壤。考利说,浮土状态的变化,也会影响你行走的速度。

图 3:在这张拍摄于 1972 年的照片中,阿波罗 17 号登月舱飞行员哈里森・施密特正在用可调节的采样勺探索月球。

但是,更危险的或许是辐射。不像我们的地球,月球上没有磁场可以阻挡辐射。考利说:“如果当时没有发生主要的太阳活动,那情况可能还算好的。但是一旦发生太阳耀斑或日冕物质抛射时,你会暴露在高辐射之下,这会严重威胁你的健康。”(根据 NASA 的说法,太阳耀斑和日冕物质抛射均为释放大量能量粒子和磁性粒子,但释放的粒子类型、事件持续的时间以及辐射在太空中穿越的方式都有所不同。)

由于你的肌肉和心血管系统需要在低重力环境下运动,这类任务对耐力训练也有极高要求。考利说:“你可能需要派一名具有超马拉松体能水平的宇航员去完成这项任务。”

最后,考利表示,一个人在一天当中能够以最快速度行走的时间可能也就三到四个小时。所以,假如一个人每天以每小时 5 千米的速度行走四小时,同时假设他的行走路线也没有受到陨石坑的太多干扰,并且他也解决了温度变化和辐射的挑战,那么他环游月球一周仍然大概需要 547 天,将近一年半的时间。

然而,考利说,人类至少要等到本世纪三十年代末或四十年代初,才有可能拥有完成这项壮举的技术或设备。“没有哪个太空机构会支持这样的任务。但是,也许某个异想天开的亿万富翁会想尝试一下,并付诸实践。”

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