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國外國防科技文獻資料快報

太空生活不輕松 零重力導致航天員視覺扭曲

2010-01-07

    據英國《新科學家》雜志報道,我們知道在太空中生活不輕松:航天員會經常生病和迷失方向,如今法國和美國科學家發現零重力也在影響航天員對大小和距離的正確判斷。這表明航天員在駕駛太空船或在太空行走中實施任務時會影響他們的表現。
  我們早就知道我們的視覺會時常因太空中非同一般的狀況而產生錯覺。一些阿波羅號航天員報告說他們在月球上很難判斷距離,比如,遙遠的巖石往往覺得它們比實際距離近得多。

  同樣,眾所周知,美國航天飛機駕駛員在飛行模擬器和訓練飛機上的操作要比在執行真正任務時駕駛航天飛機出色得多。

  令人困惑的感覺
  一些研究人員已經表明這些效應可能是禁閉或缺乏明顯標志的結果,如樹木和建筑物,但此新研究表明減少的重力也是部分原因。人類通過利用耳石、小晶體碳酸鹽和內耳毛發中的蛋白質來產生三維立體感,當一個人運動時,力量就會施加在這些微粒上,從而讓人感受到加速度和重力牽引。研究人員表明生活在零重力環境下就不會產生這種作用,從而讓人失去這種感受。負責此項的法國國家科學研究中心的吉爾斯·克勒蒙特說:“當你處于微重力環境下時,你不會讓這一系統告訴你是否傾斜了。”他表示這種效應作用于航天員的感官上,導致他們錯誤地判斷獲知大小和距離的標記物,如物體的逝點,從而使他們不能準確地評估物體的尺寸。
  在“嘔吐彗星”是做檢驗
  為檢測這一想法,此研究小組讓測試者登上歐洲宇航局的零重力飛機“嘔吐彗星”上,進行零重力測試。此空中巴士飛機重復進行拋物線軌跡飛行,可以產生20秒鐘的微重力時刻。測試者戴上虛擬真實的護目鏡,隨意漂浮在空氣中,再使用手持軌跡球和附近的電腦相連,他們被要求調整一個立方體的線條畫,因為他們將此立方體的一個方向給弄歪了。
  在正常重力情況下,測試者可以調節立方體的深度和高度,因此這一立方體的所有面都是一樣的長。但在沒有重力的情況下,他們一下就做不得這么好了。甚至經調整過的立方體還是給弄歪了,有時差到了4.5%。總之,測試者在自由落體時看東西比在正常重力環境下似乎覺得更高、更細和更淺。在月球上,人類眼睛容易被陰影和無大氣環境所欺騙,同時月球上的大石頭和小石頭看起來似乎是一樣的。月球重力只有地球重力的六分之一,因此月球重力也會歪曲視覺。
  這種視覺歪曲還很難判斷物體的速度,人類視覺多少得根據物體運動時隨其大小變化來判斷物體運動有多快。這可以解釋一些太空災難,如1997年在俄羅斯Mir空間站上發生的事故。當時名為進步號的無人駕駛飛船在此太空站上沖了一個洞。此撞擊部分歸咎于從監視器圖像中難以獲知此飛船的飛行速度。
  太空站測試
  事實上,微重力測試每次只進行20秒。研究表明有感覺問題的航天員還有生理問題,不能適應這種封閉的太空環境。這意味著要消除零重力環境下所出現的感官問題,才可能避免Mir空間站上的撞擊事故。美國華盛頓大學的唐納德·帕克說:“當我們經過更加長途的飛行并著陸火星之后,此問題將更加嚴重。”帕克研究過微重力對空間感和運動感的影響。
  然而,對抗歪曲感的辦法很微妙。克勒蒙特表示這種測試將可用于電腦顯示屏上。但調節太空行走或探測外星球的航天員視覺將更加困難。不過,大腦能隨時間來調節這種視覺歪曲。如果是這樣,就能幫助解釋搖晃的航天飛機經過長途任務之后能安全著陸。克勒蒙特目前正在探測國際空間站上的這種可能性。在此空間站上,10名航天員正在進行檢測,人人都在這里呆了6個月,以尋找視覺上的變化。
  此外還進行了立方體的測試,在此測試中,航天員被要求估算到所指定照片的距離。首批數據估計會在11月末的下一次航天飛機任務中帶回來。(

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