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学点知识 | 在空间站里开一罐鲱鱼罐头是什么体验?

2019-02-16 22:38 8

图片:Wiki

在空间站里开一罐鲱鱼罐头会是怎么一番体验?

知友:Yi Yang(2500+ 赞同)

太残忍了。

我猜题主没闻过鲱鱼罐头,我……闻过……一次。

瑞典有一种学生房,是若干卧室共用一套厨房客厅的形式,有一次我们一帮人在一个朋友的公共厨房玩,我们这边正做饭呢,先是听到有人起哄,几秒钟之后就闻到气味了。

另一伙在公共区域玩的人开了一罐鲱鱼罐头。

这里有必要描述一下这个公共区域的形状,基本上就是一个 16 米长 5 米宽的长方形房间,5 米的一侧全是非常大的窗户,正对着入口的门。

总之就是通风条件非常好。

闻到味道之后自然是门窗全开,罐头扔到外面去,门大约就是 1 米宽,2 米高,通风速度是 2m/s 的微风,按理说这个房间里的 200 立方米空气只需要 50 秒就可以换一遍。

实际结果是,这么好的通风条件,那个打开就扔出去的罐头臭了能有 20 多分钟。

别问我为什么不跑出去,人跑了,锅里吃的怎么办。

好了,这是在理想通风条件下,鲱鱼罐头的表现。接下来我们玩大一点。

空间站暂时没出现过鲱鱼罐头,但是飞机上毫无疑问是出现过的,甚至在 2006 年以前,瑞典斯德哥尔摩的阿兰达国际机场里,可以直接买到瑞典国粹鲱鱼罐头。

当然现在是不太容易了,因为 2006 年的时候,包括英航、法航、荷兰皇家在内的一批航空公司,开始禁止乘客携带鲱鱼罐头,托运手提都不行。给出的理由是,鲱鱼罐头内有高压,有爆炸的风险,因此应该当做危险品处理。

都是借口。我唯一一次听说鲱鱼罐头爆炸,是瑞典的一处储存鲱鱼罐头的仓库起火,里面的一批罐头在火烧的情况下爆炸了。如果可以用火烧的话,黄桃罐头也是要爆炸的。

荷兰皇家讲出了真正的原因,这罐头正常情况下是没事儿,但是在飞机上,有些时候会泄漏,一旦泄漏出来,清洗消毒整个飞机的费用非常高昂。而荷兰皇家在禁止携带鲱鱼罐头乘机之前,一共出现了几次泄漏事故,让他们觉得忍无可忍无需再忍了呢?

两次。

空难都比这个次数多。

不管怎么说吧,反正现在飞机上是不让带鲱鱼罐头了。

为什么要强调飞机上容易泄漏呢,因为飞机在天上飞的时候,机舱虽然会增压,但是并不会增加到一个标准大气压,一般会增压到海拔 2400 米的大气压,大约相当于标准大气压的 75%。这个压力差足以让一些意志不坚定的罐头漏出一些汤汤水水。

好在国际空间站没有这个顾虑。国际空间站内气压是 101 千帕,非常标准。下面简单介绍一下国际空间站的基本情况。

国际空间站按照 2016 年 5 月 28 日的数据,压力舱的容积是 931.57 立方米,空气循环靠站内的环境控制和生命保障系统。空气的处理包括补充氧气,吸收二氧化碳,回收水蒸气,以及最重要的,去除空气中的气态污染物。

去除气态污染物的原理其实也蛮简单,类似空气净化器。首先气流会通过一层活性炭滤网,然后会分流两股,大约三分之一会通过氧化催化剂,以及氢氧化锂的滤网,之后返回舱内,另外的三分之二会直接返回舱内。

如果和空气净化器差不多的话,考察净化能力就要看洁净空气输出率(CADR)了,这个处理气态污染物的净化装置的 CADR 没有公开数据,不过它的风量有一些线索。

1997 年的时候,NASA 在地面上做了一个测试,目的是测试几个并行的空气处理手段对气态污染物的去除贡献分别多大。测试在一个 175 立方米的测试舱进行,同时使用了三个系统:去除二氧化碳的 CDRA,去除气态污染物的 TCCS,以及回收水蒸气的 CHX。

鲱鱼罐头的气味主要来源是什么呢?主要是发酵过程中产生的硫化氢,乙酸,丙酸和丁酸,都是易溶于水的气体,因此可以和这次测试中的氨气来比较。

对于氨气来说,前两个系统分别贡献了 1/4 的净化能力,第三个贡献了剩下的一半。三个系统的风量分别是 15 立方米/小时,51 立方米/小时,和 738 立方米/小时。风量不等同于 CADR,还需要考虑过滤效率。

第三个系统显然对氨气的过滤效率很低,以高出一个数量级的风量,却只贡献了两倍的净化能力。如果考虑第一个 15 立方米/小时的系统过滤效率达到 100%,那么整套空气处理系统的 CADR在 60 立方米/小时左右。

对比实验舱的 175 立方米的容积,意味着绝对理想状态下,3 个小时才能处理一次整个舱的空气。

这是理论推算,有没有实际的经验呢?还真有。

Clayton Anderson 是一名宇航员,这张玩水的照片里面就是他。(图片来源:维基百科)

他在国际空间站停留过 152 天。关于空间站的气味,他说过这样一段话:

Eating a fish dish often produced the most pungent odor, especially the US version of seafood gumbo. It might take a couple of hours to "purge" that smell from the airflow of the ISS. On shuttle missions, many commanders outlawed the eating of seafood gumbo due to its distinctive, and disliked, smell.

吃含有鱼的食物会给空间站内带来最刺激的气味,尤其是海鲜汤。这个气味大概会在几个小时之后才能散掉。在一些航天飞机的任务中,很多指挥官会干脆因为气味原因禁止食用海鲜汤。

这个刺激到被禁止食用的海鲜汤,和我们的鲱鱼罐头比是个什么水平呢?

(图片来源:Seafood Gumbo Recipe / 维基百科)

完全没有水平。

清理这个没有水平,而且看起来很好吃的海鲜汤,就需要几个小时,那么用这套系统来清理鲱鱼罐头……

还记得我们的公共厨房么,罐头打开就丢掉,50 秒完成换气,臭了 20 多分钟。

按照相似的比例,即使可以在国际空间站打开罐头之后马上扔出去,国际空间站大概会臭 72 小时,三整天。

如果扔不出去的话,就这个空气处理系统的速度,应该就是一直臭着了。

所以我们还得考虑把罐头扔出去的问题。

假设到这个时候,全站的宇航员都还没有丧失理智的话,扔罐头的事情还是不能靠开窗户,是要派人出舱的。

一位宇航员穿好了宇航服,双手捧着打开的罐头,等待在空气阻隔舱,然后排出了舱内的空气,此后会发生两件事。因为真空,第一件事先发生。

鲱鱼罐头,沸腾了。

这种事真的是只有太空中才会有,地球上谁好死不死会把鲱鱼罐头放火上煮到沸腾。

此时舱里舱外飘着空气,水蒸气,硫化氢,乙酸蒸气,丙酸蒸气,丁酸蒸气,一罐小鱼干,还有我们勇敢的宇航员。

然后我们打开舱门,温度骤降。外太空的温度大约3K,就是摄氏-270 度。水的熔点 0 度,硫化氢 -82 度,乙酸 16 度,丙酸 -21 度,丁酸 -8 度。

找出这些数据的目的是说,此时的温度会远远低于这些蒸气的熔点。蒸气迅速降温到熔点之下会怎样呢?

图片来源:(Happy throw a cup of hot water in the ice and snow and made into beautiful)

会结晶。

这就是会发生的第二件事。两件事之后,鲱鱼罐头变成了一罐小鱼干和一团鱼汤变成的雪。

这团鱼汤雪形成了之后哪都不会去,会一直笼罩在国际空间站周围,没有地球,太阳还是会绕。

还记得我们勇敢的宇航员吗?他(她)现在身上挂满晶莹的雪花,准备回舱。

而且不只是他(她)一个人,以后每次有人出舱,回来都是一身晶莹的雪花。

难道就没办法了吗?

当然有。

国际空间站上现在常年挂着一艘俄罗斯的联盟号,这艘飞船的作用,就是给宇航员逃命用的。

从 2002 年开始,每六个月就要更换一个新的联盟号挂上去待机,以备不时之需。比 2006 年的禁飞令早了四年。要不说还是 NASA 有远见。

说起 2006 年,这一年瑞典还发生了一件大事。Christer Fuglesang(说起来还是位校友,现在还在皇家理工教书)作为瑞典第一位宇航员参与了 STS-116 任务,乘坐发现号前往国际空间站,完成太空行走三次,之后的任务中再次完成两次太空行走。

他也因此成为了世界上第一位非美非俄,但是完成超过三次太空行走的宇航员。

我也不知道为什么。

如果不预先推离月球,地球能「浪」起来吗?如果鹊桥真的存在,它应该在哪个位置?

在对太空的探索上,地球人总是好奇先于身体。知乎好奇星第三区纪检委提醒您:脑洞千万条,认真看待第一条;上天不规范,亲人两行泪。

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