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一般在潛艇待超不過 90 天,但是在太空怎麽能待那麽久?

2021-11-01科學

這只是 思維定勢 引起的大驚小怪。

十分好笑的是,大量參與這個問題的人被「潛艇就要在水下活動」的 刻板印象 所限制,使勁列舉潛艇在水下的各種困難——潛艇是可以在水面上航行的,這題目根本就沒有要求你持續待在水下。

紅寶石設計局曾提出拆除 941 型核潛艇(台風級)的導彈筒、加裝貨倉,將其改造為載荷 10000 噸的跨北冰洋運輸潛艇。你將這船航行在溫度適宜的太平洋沿岸,船員在靠岸維護期間也沒必要下船的,待在太空的那四百來天的紀錄算個什麽玩意。

  • 目前,人類航天員單次航天飛行的最長時間紀錄是 437 天 17 小時 58 分鐘,由俄羅斯的瓦列裏·波利亞科夫在 1994 年 1 月 8 日至 1995 年 3 月 22 日執行。為了控制微重力和輻射對航天員健康的危害,在沒有更好的鍛煉方式、醫學支持、輻射遮蔽的情況下,不宜追求超過 2 年的連續航天飛行。
  • 不過,如果有這種需求,在戰爭風格的資金投入下,以「現在人類的科技」是可以朝月球之類不太遙遠的太空目標投送資源與工具、在數年內建成供一百多人生活的自我維持村落的。如果你要在地月拉格朗日 L1 點之類場所修建太空建築作為村落的載體,需要的投資規模還要擴大數倍。
  • 即使不考慮「持續在水上航行」,「一般在潛艇待超不過 90 天」也純屬誤會:

  • 冷戰時蘇聯潛艇船員的輪換周期經常超過 90 天。
  • 一些潛艇在設計時想定的自持時間就超過 90 天。
  • 美國研究認為,由於 疲勞 ,船員在海上大約三個月後,其表現會迅速惡化。蘇聯並不這樣認為。

  • 在二十世紀七八十年代,美國核潛艇也是經常超越「三個月」這個並不嚴密的限制的,你會在船員的回憶錄裏看到「我們在堆積的罐頭和食品箱上行走,直到我們吃掉足夠多的食物、將儲量降到正常水平」「在海上航行了 110 天後,我們只剩下一個火腿罐頭、一堆白蛋糕粉、一些脫水水果和蔬菜。我知道其他船只也有同樣的經歷」。
  • 一旦 咖啡或香煙 耗盡,船員的工作效率會進一步下降。核潛艇設計師和美國海軍一開始低估了船員需要的咖啡的量。
  • 核潛艇的一些部件有時會漏水或漏油,導致衛生紙之類通常配備得超出想定需求量的物資提前耗盡。船員回憶稱有一次衛生紙被油泡了之後「我們將一個 玉米芯 掛在廁所裏,大家都覺得很好笑,直到有人真的使用了它」。顯然,這對維持戰鬥力也沒好處。
  • 精神生活方面,一位美國核潛艇船員回憶稱,在潛航 77 天的值班過程中他們看了 60 部 16 毫米菲林電影,在二十世紀七十年代,這樣一份電影拷貝的成本約一萬五千美元。你可以想象他們的薪酬。如果有必要進行更長時間的執勤, 大幅加薪 是確保船員戰鬥力的基本措施之一。

    總之, 軍費和效費比 是限制軍用潛艇執勤時間的主要因素,這包括而不限於以下方面:

  • 船上搭載的食物、牙膏、肥皂、洗衣粉、除臭劑、衛生紙、咖啡、香煙之類有限,
  • 船員人數不明顯多於崗位需求,潛艇的空調效能與隔音能力也有限,難以進行有效的輪班休息,
  • 船員的健康和福利並沒有得到妥善的保障,例如美國的核潛艇上面通常沒有醫生,
  • 潛艇不能滿足自身的全部維護要求,一些維護專案和一部份零件需要港口或幹船塢的支持,
  • 在海上維護核反應堆相當困難,每隔一段時間駛入港口進行維護要容易得多且便宜得多。
  • 將潛艇造得 更大 來解決上述問題,需要投入 更多資金 並相對降低每噸位對應的武器數,不會顯著提升潛艇在每一刻的戰鬥力,因此沒有太大必要。

    但是, 無論是在自然界還是在人類社會,沒必要的事情都是完全可以做的

  • 蘇聯 941 型核潛艇為保證生存力而造得格外大而堅固,使其內部空間充裕到可以配備水兵休息室、遊泳池、健身房、桑拿房,作為蘇聯潛艇少有地在設計時就考慮了空調器材。 其正常水下自持時間就超過 90 天
  • 蘇聯 949 型核潛艇的設計自持時間為 120 到 140 天。
  • 2019 年 4 月 23 日下水的俄羅斯 09852 型「別爾哥羅德」號核潛艇的設計自持時間為 120 天。
  • 美軍零散地記錄到一些服役若幹個月到兩年(有正常輪換,從未持續潛航超過 120 天)的潛艇船員出現精神問題、被送上岸並被診斷為不適合繼續在潛艇上服役的案例。通常他們可以繼續在水面艦艇上服役,這有一定的個體差異。一些潛艇船員正常地服役了十幾年(有正常輪換)。

    經費 同樣是限制太空人執勤時間的主要因素,這包括而不限於以下方面:

  • 體育鍛煉無法抵消微重力給太空人身體造成的全部損害,
  • 輻射遮蔽從未達到讓人滿意的水準,
  • 太空人的散熱問題導致核心體溫偏高,
  • 自轉產生人工重力的系統至今未能配備,
  • 連轉一轉太空人的離心機也沒一台。
  • 在資金問題面前,「不適宜人類生存的太空環境」只能排第二。

    蘇聯 705 型核潛艇設計為只需要十五名船員,實際生產版本需要三十二名,自持約五十天。如果你有計劃推動核潛艇在水下潛航的世界紀錄超過太空人在太空的時間紀錄,你可以掏錢設計一條大型的、不帶武器的核潛艇,采用現代技術下的自動化器材來進一步節約船員人數,在留出的空間裏攜帶大量補給和氣培農場(或者小球藻農場、黑水虻農場、深加工器材之類),並攜帶海上生存專家、醫生、大量的藥物與維生素補充劑,配備先進的空調器材、隔音系統、健身器材、VR 娛樂設施等,透過拖曳天線、水下無線光通訊基站等與外界溝通或連線網絡。

    潛艇拖曳天線又稱潛艇浮力電纜天線(submarine buoyant cable antenna),是利用收放裝置將本身有浮力的天線元件釋放到艇外、用於潛艇在水下安全深度接收外界無線電訊號的裝置。

    水下無線光通訊則是不言而喻、一目了然的: