问题

一般在潜艇待超不过 90 天,但是在太空怎么能待那么久?

回答
你想知道为什么宇航员能在太空待上比潜艇里长得多的时间,而且还想知道其中的具体原因,是不是?这确实是一个很有意思的问题,让咱们好好聊聊。

首先,得承认,在任何封闭环境里长时间生存,都是一个巨大的挑战。潜艇和空间站虽然都是“在路上”的东西,但它们面临的环境和需要解决的问题完全是两码事。

潜艇的局限性:氧气、食物和废弃物

想想潜艇,它最大的敌人是什么?当然是空气。潜艇里的人需要呼吸,这就要消耗氧气。空气中的二氧化碳浓度也必须控制,否则会中毒。

氧气供应: 潜艇通常通过电解水来产生氧气,这需要大量的电力,而且储存在压缩氧气瓶里的氧气也是有限的。一旦电解系统出现故障,或者氧气储备耗尽,潜艇就必须浮出水面进行换气。这就像你在一个密封的房间里,氧气一直在消耗,而新鲜氧气补充的速度是有限的。
食物和水: 潜艇携带的食物和水是预先准备好的,数量是有限的。虽然可以循环利用水(比如回收尿液和汗水),但这也有个极限。而且,长时间吃罐头和脱水食品,对人的身心健康也是个考验。
废弃物处理: 潜艇里的垃圾、排泄物等等也需要妥善处理。虽然有一些系统可以处理一部分,但长期的累积仍然是个问题,会影响舱内环境。
心理压力: 长期身处狭小、黑暗、充满压力的环境中,还要面对潜在的危险(比如撞击、故障),对心理的考验非常大。很多训练有素的潜艇兵也表示,长时间执行任务后,心理上的疲惫是显而易见的。

所以,90天这个数字,其实是基于潜艇有限的生命维持系统容量、补给能力以及保证乘员身心健康的一个综合考量。超出这个时间,风险就急剧升高了。

太空的优势:广阔的空间与先进的技术

那到了太空,情况怎么就不同了呢?太空站,比如国际空间站(ISS),就像是一个漂浮在轨道上的巨大实验室和居住地,它在很多方面都克服了潜艇的局限性。

1. 近乎无限的空气来源(以及循环利用):
“大自然”在帮忙: 太空站实际上是绕着地球飞的。虽然它身处真空,但它每90分钟就绕地球一圈。每次飞过大气层上方时,理论上它“接触”到的稀薄大气层,虽然无法直接“吸入”,但它确实在一个相对“开阔”的空间里。
更重要的是,我们有更牛的生命维持系统: 这是关键。国际空间站有一个非常先进的“环境控制与生命维持系统”(ECLSS)。这个系统就像一个超级空气净化器和水处理厂。
氧气再生: ISS 不仅仅是靠储存的氧气。它有一个叫做“氧气生成系统”(Oxygen Generation System, OGS)的东西,通过电解水来产生氧气,就像潜艇一样。但是!ISS 的电解水系统可以处理更多的水,而且通常有备用的氧气瓶作为备份。更厉害的是,它还有一个叫做“水回收系统”(Water Recovery System, WRS)的东西,可以把宇航员的尿液、汗水、甚至呼出的水蒸气都收集起来,净化后再电解产生氧气和饮用水。这是潜艇无法比拟的!简单说,它把“水”这个生命必需品循环利用到了极致。
二氧化碳去除与转化: 系统会不断监测舱内的二氧化碳浓度,并通过多种方式去除。有些先进的系统甚至能将二氧化碳转化为氧气或甲烷等有用的物质,虽然目前ISS主要还是以物理吸附方式为主,将其储存起来或处理掉。但未来的目标是实现更高的闭环程度。
空气过滤: 系统会过滤掉空气中的灰尘、细菌、病毒以及其他有害气体,保证空气质量。

2. 食物和水的供给:
长期储备与定期补给: 虽然宇航员也吃脱水和预包装食品,但ISS可以接收来自地球的定期货运飞船(比如俄罗斯的进步号、美国的龙飞船等)。这些飞船会带来大量的食物、水、以及新的实验设备和消耗品。这意味着宇航员的食物和水储备不是固定的,而是可以持续补充的。一旦你有了稳定的补给线,你就可以待得更久。
水回收系统的奇效: 如前所述,水回收系统极大地减少了对从地球运送水的需求。想想看,如果你的水循环率很高,你就不需要带那么多水,或者不必依赖频繁的水补给。

3. 空间与活动:
更大的生活空间: 国际空间站比任何潜艇都要大得多,而且是模块化的,有不同的舱段供生活、工作、睡眠和实验。这提供了更多的活动空间,缓解了幽闭恐惧感。
物理活动: 宇航员必须每天进行数小时的体育锻炼,以对抗微重力对身体的影响(肌肉萎缩、骨质流失)。这使得他们有更明确的日常安排,也有了“事情做”,不会感到完全无聊或被困。

4. 心理调适与支持:
与地球的联系: 宇航员可以和家人、朋友、地面控制中心保持密切的通信联系,这大大减轻了孤独感和隔离感。
目标感和工作: 空间站上的宇航员有明确的任务和研究项目要完成,这给了他们强烈的目标感和成就感。他们是科学家、工程师,在进行着有价值的工作。
娱乐和休息: 尽管工作繁忙,但宇航员也有自己的休息和娱乐时间,可以看电影、听音乐、阅读,甚至在窗户边欣赏地球美景。

5. 微重力环境的独特挑战(但也是“优势”之一):
不是“待”而是“生活”: 在太空,你不是“待”在那里,而是“生活”在那里。虽然微重力会带来很多生理上的挑战(骨质疏松、肌肉萎缩、心血管系统变化等),但它也意味着你不需要像潜艇那样对抗强大的水压,不需要担心船体结构是否能承受外部压力。从某种意义上说,太空环境虽然危险,但在物理上对“生存设施”的要求,在某些方面比深海潜艇要简单一些(不需要处理巨大的外部压力)。当然,这只是一个非常笼统的比喻,太空的辐射和真空才是巨大的危险。

总结一下:

潜艇的90天限制,主要是因为其有限的生命维持系统容量、补给线相对脆弱以及心理上的巨大压力。而太空站之所以能待更久,是因为:

革命性的生命维持系统:高效的空气再生和水回收技术,大大降低了对外部补给的依赖。
稳定的补给线:定期货运飞船能够持续运送必需品。
更广阔的空间和更明确的工作安排:缓解了幽闭感和心理压力。
与地球的密切联系:提供了精神支持。

这就像是你带一个背包去野营和住在一个有着高科技生态循环系统的别墅里过日子一样。虽然都是在“相对封闭”的环境,但前者有明显的能量和物质限制,后者则通过技术实现了高度的自给自足和外部支持。

所以,不是说太空比潜艇好待,而是太空任务的设计和所依赖的技术,允许宇航员在那里停留的时间远远超过了潜艇的固有能力。这是一个技术进步和对人类生存极限探索的结合。

网友意见

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没上过潜艇的人根本不知道潜艇里有多艰苦。

我国1956年开始有了自己的第一艘潜艇,按当时的伙食标准,一个潜艇兵能顶30个陆军。即使是在三年自然灾害的时候,毛主席吃不上红烧肉,潜艇兵这个标准没降过。

这让一群陆军老大哥很不平衡,这帮打过日本鬼子、蒋匪军,乃至到朝鲜和美帝及十几个经历了二战的部队交过手的陆军将校集体找潜艇部队的麻烦了。

海军给的解决方案也很直接:哪个不服的,就上艇,自己体验。

这帮陆军哪经得起这个,水面舰艇都站不稳,得晕船的,这潜艇里是他们待的地方?

待不了一天,开始号称“老子什么苦没吃过”的陆军个个服气。

现在潜艇好很多了,但常规潜艇还是挺要命的。

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宇航员能看见阳光,潜艇上艇员能吗?

宇航员能跟地面联络,语音视频聊天没问题,潜艇艇员能吗?

宇航员的空间站可以定期接受补给,潜艇能吗?

宇航员很辛苦,对人的知识,体能,心理素质要求都很高,但是不能跟潜艇去比,这两不是一个维度的东西,潜艇为了提高隐蔽性,牺牲了舒适性。潜艇的空间非常狭小,设备又要不停工作,就意味着潜艇是一个又闷又热又臭又充满噪音的环境,又不见阳光,人员是一个身心极度疲惫的状态,吃都只有罐头(现在不清楚),出航一次能瘦十几斤,别说待90天了,60天就不错了。(就是因为潜艇兵辛苦,各国海军的舰员哪怕是舰艇停靠港口,都要住在船上,只有潜艇兵例外,不出航就住岸上)

我记不清是谁了(可能是局座),回忆自己在潜艇上,当时艇上只有罐头,连吃几十天罐头再加上潜艇恶劣环境,大家极度疲惫,根本吃不下饭,最后潜艇组织一个吃罐头比赛,比谁吃都罐头多,而获胜的艇员也只是吃了一整个罐头,回基地时艇员基本没有力气上岸,都是被岸上的人搀着或者是担架抬走的。(好像就是局座,现在看到罐头就堵心)

航天员也很辛苦,但是潜艇的艇员也有他们的辛苦,这两不能放一块比。

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一艘潜艇动不动一两百人。

想象一下,空间站塞20人上去。看能坚持多久?!

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参观过威海刘公岛上的海军退役潜艇

网上有很多的视频,大家可以自己找找

潜艇内部的条件实际上比较恶劣,威海这个潜艇,排水量才1400多吨,首部六个鱼类发射管

军官宿舍在蓄电池组上面,舰长室大小能有医院那种大号电梯空间那么大

潜艇有这么几个反人类的地方:

第一,执行隐蔽任务的潜艇,保持静默,在水下,十分的密闭,空气情况比较差

空气湿度大,大到什么程度呢?就是你身体表面总是有一层汗······并且气味很难闻,各种油料,人类汗液,另外有些船舱噪音,震动,高温,特别是轮机舱···另外早期官兵还容易得皮肤病。

十分狭小的空间,对心理上影响都不利,把自己关进卧室,没有手机电视,90天试试,会不会疯,疫情隔离,都快给大家隔离疯了。

第二,晕船,潜艇是小船,非常小的,别看一两千吨,风浪颠簸,晕船····迟早都会晕的,吐,气味····潜艇的晕还比水面上的船严重一些。方向感全无的状态下,确实容易晕。

第三,潜艇的任务,训练其实都比较复杂,危险性比较大,那么多阀门搞错一个,玩球了,当年海军教学潜艇,就因为关错一个阀门,全船70名官兵不到两分钟全部牺牲·····水兵的精神压力比较大。你去参观潜艇,你会感觉各种阀门多的让你头皮发麻···

第四,没有电视/网络/电话,没有私密的空间,潜艇上的休息的床铺,是比较窄,可以说刚好人的一肩那么宽,而且往往上下三层,人和人的距离特别近···两三个月下来,烦躁/无聊,可能早期的潜艇还不是一个人一张床,而是两三个人一张床,值班。

第五,饮食单调,当然现在好多了,以前潜艇都是吃罐头的,甚至发展到吃饭需要做政治动员的地步,比赛,奖励·······

第六,如果是战时,压力加倍,潜艇其实要比水面舰艇脆弱·····即便是战略核潜艇也不敢和水面上的驱逐舰,甚至巡逻艇来硬的····反潜鱼雷/导弹,即便不命中潜艇,引起的震动,都可能导致潜艇很多地方漏水。战时,潜艇官兵是不能靠墙壁,设备站立的,爆炸引起的冲击可能会让墙壁把身体撞骨折。

其次水下也不是平静的,水下的密度流,也很紊乱,水下很多设备,例如氧气罐,里面的压力是超过手枪子弹发射时候的火药压力,打开方式操作不当,可能就是悲剧——印度人深有体会····

有时候能上甲板透气,都是奢望,并且好久不见太阳,作息还紊乱····

对比空间站情况:

中国的空间站吸取了苏联/国际空间站的很多经验,在设计上更人性化,虽然太空中没有上下左右区别,但是依然为航天员设置了专用的睡眠仓,很多地方设计更好

最重要的中国空间站通信设备齐全,可以使用手机,和家人通话,上网,这不会孤独,无聊。

空间站的空气,湿度,稳定,环境控制要比潜艇好太多,没有潜艇那么难受

空间站背后有地面一大批人员的辅助,不大容易出错误,工作状态要比潜艇要强,并且空间站上的工作对体力消耗要小一些。

空间站的任务并非战备/作战,任务,因此有休息时间,节奏要松一些

不过在空间站依然需要锻炼,防止身体虚弱

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这只是思维定势引起的大惊小怪。

十分好笑的是,大量参与这个问题的人被“潜艇就要在水下活动”的刻板印象所限制,使劲列举潜艇在水下的各种困难——潜艇是可以在水面上航行的,这题目根本就没有要求你持续待在水下。

红宝石设计局曾提出拆除 941 型核潜艇(台风级)的导弹筒、加装货仓,将其改造为载荷 10000 吨的跨北冰洋运输潜艇。你将这船航行在温度适宜的太平洋沿岸,船员在靠岸维护期间也没必要下船的,待在太空的那四百来天的纪录算个什么玩意。

  • 目前,人类航天员单次航天飞行的最长时间纪录是 437 天 17 小时 58 分钟,由俄罗斯的瓦列里·波利亚科夫在 1994 年 1 月 8 日至 1995 年 3 月 22 日执行。为了控制微重力和辐射对航天员健康的危害,在没有更好的锻炼方式、医学支持、辐射屏蔽的情况下,不宜追求超过 2 年的连续航天飞行。
  • 不过,如果有这种需求,在战争风格的资金投入下,以“现在人类的科技”是可以朝月球之类不太遥远的太空目标投送资源与工具、在数年内建成供一百多人生活的自我维持村落的。如果你要在地月拉格朗日 L1 点之类场所修建太空建筑作为村落的载体,需要的投资规模还要扩大数倍。

即使不考虑“持续在水上航行”,“一般在潜艇待超不过 90 天”也纯属误会:

  • 冷战时苏联潜艇船员的轮换周期经常超过 90 天。
  • 一些潜艇在设计时想定的自持时间就超过 90 天。

美国研究认为,由于疲劳,船员在海上大约三个月后,其表现会迅速恶化。苏联并不这样认为。

  • 在二十世纪七八十年代,美国核潜艇也是经常超越“三个月”这个并不严密的限制的,你会在船员的回忆录里看到“我们在堆积的罐头和食品箱上行走,直到我们吃掉足够多的食物、将储量降到正常水平”“在海上航行了 110 天后,我们只剩下一个火腿罐头、一堆白蛋糕粉、一些脱水水果和蔬菜。我知道其他船只也有同样的经历”。
  • 一旦咖啡或香烟耗尽,船员的工作效率会进一步下降。核潜艇设计师和美国海军一开始低估了船员需要的咖啡的量。
  • 核潜艇的一些部件有时会漏水或漏油,导致卫生纸之类通常配备得超出想定需求量的物资提前耗尽。船员回忆称有一次卫生纸被油泡了之后“我们将一个玉米芯挂在厕所里,大家都觉得很好笑,直到有人真的使用了它”。显然,这对维持战斗力也没好处。

精神生活方面,一位美国核潜艇船员回忆称,在潜航 77 天的值班过程中他们看了 60 部 16 毫米胶片电影,在二十世纪七十年代,这样一份电影拷贝的成本约一万五千美元。你可以想象他们的薪酬。如果有必要进行更长时间的执勤,大幅加薪是确保船员战斗力的基本措施之一。

总之,军费和效费比是限制军用潜艇执勤时间的主要因素,这包括而不限于以下方面:

  • 船上搭载的食物、牙膏、肥皂、洗衣粉、除臭剂、卫生纸、咖啡、香烟之类有限,
  • 船员人数不明显多于岗位需求,潜艇的空调性能与隔音能力也有限,难以进行有效的轮班休息,
  • 船员的健康和福利并没有得到妥善的保障,例如美国的核潜艇上面通常没有医生,
  • 潜艇不能满足自身的全部维护要求,一些维护项目和一部分零件需要港口或干船坞的支持,
  • 在海上维护核反应堆相当困难,每隔一段时间驶入港口进行维护要容易得多且便宜得多。

将潜艇造得更大来解决上述问题,需要投入更多资金并相对降低每吨位对应的武器数,不会显著提升潜艇在每一刻的战斗力,因此没有太大必要。

但是,无论是在自然界还是在人类社会,没必要的事情都是完全可以做的

  • 苏联 941 型核潜艇为保证生存力而造得格外大而坚固,使其内部空间充裕到可以配备水兵休息室、游泳池、健身房、桑拿房,作为苏联潜艇少有地在设计时就考虑了空调设备。其正常水下自持时间就超过 90 天
  • 苏联 949 型核潜艇的设计自持时间为 120 到 140 天。
  • 2019 年 4 月 23 日下水的俄罗斯 09852 型“别尔哥罗德”号核潜艇的设计自持时间为 120 天。

美军零散地记录到一些服役若干个月到两年(有正常轮换,从未持续潜航超过 120 天)的潜艇船员出现精神问题、被送上岸并被诊断为不适合继续在潜艇上服役的案例。通常他们可以继续在水面舰艇上服役,这有一定的个体差异。一些潜艇船员正常地服役了十几年(有正常轮换)。

经费同样是限制宇航员执勤时间的主要因素,这包括而不限于以下方面:

  • 体育锻炼无法抵消微重力给宇航员身体造成的全部损害,
  • 辐射屏蔽从未达到让人满意的水准,
  • 宇航员的散热问题导致核心体温偏高,
  • 自转产生人工重力的系统至今未能配备,
  • 连转一转宇航员的离心机也没一台。

在资金问题面前,“不适宜人类生存的太空环境”只能排第二。

苏联 705 型核潜艇设计为只需要十五名船员,实际生产版本需要三十二名,自持约五十天。如果你有计划推动核潜艇在水下潜航的世界纪录超过宇航员在太空的时间纪录,你可以掏钱设计一条大型的、不带武器的核潜艇,采用现代技术下的自动化设备来进一步节约船员人数,在留出的空间里携带大量补给和气培农场(或者小球藻农场、黑水虻农场、深加工设备之类),并携带海上生存专家、医生、大量的药物与维生素补充剂,配备先进的空调设备、隔音系统、健身设备、VR 娱乐设施等,通过拖曳天线、水下无线光通信基站等与外界沟通或连接网络。

潜艇拖曳天线又称潜艇浮力电缆天线(submarine buoyant cable antenna),是利用收放装置将本身有浮力的天线组件释放到艇外、用于潜艇在水下安全深度接收外界无线电信号的装置。

水下无线光通信则是不言而喻、一目了然的:

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因为他(她)们可是航天员啊

俄罗斯的潜艇战备区离港口比较近,值班时间大概是40-60天,2个月不到。美国海军战略核潜艇平均每次战备巡逻是77天左右。而英国皇家海军SSBN部队的海上执勤周期平均约3个月也就是90天左右。注意:其中美国战略核潜艇部队采用“金队”和“蓝队”轮班倒制度,换人不换艇。

而在2014年6月SSBN735宾夕法尼亚号完成了一次吉尼斯纪录级别的战备巡航,此次战备巡航共持续了140天,差不多4个半月时间。这表明在潜艇中待90天以上是完全可行的,只是人员舒适度和调度的问题。(英国:谁让我没几艘核潜艇呢。。)

再来看看空间站

以已经成熟的国际空间站为例,每年大概有两个乘组,每组6人各待半年,每三个月轮换2-3人,所以平均下来每个人一次也就呆90天左右,当然也有例外,比如谢尔盖·克里卡列夫在当国际空间站的第一批常驻人员的时候待了142天。

这么看来好像确实人在太空待的时间比在潜艇里的时间长。

但我们忽略了一个事实,宇航员的门槛和潜艇水兵的门槛并不一样,如果把宇航员放在核潜艇里,他(她)们应该能一直待到核潜艇必须上岸检修的时候。

国际空间站真正加压(有空气)的空间大概是930立方米,大概相当于300平米的一套房子或者一栋三层的小楼。看起来很大,但实际上是这样的

这样的

局促、杂乱充满了大量的科学仪器和设备,真正的生活空间还是比较小的。而且在太空无重力下长期生活也会对航天员的身体造成一定的损害,比如骨密度下降、脊柱拉长。

潜艇就要好很多


而且潜艇里的住处是和军衔职位挂钩的,正副艇长、军士长都是单人间,【按照中国航天员将级军衔的话应该住舰队旗舰上吧,那就是80平起步的大房间了】。个别潜艇,比如“台风”因为巨大的体型,内部还设置图书馆健身房等“豪华”配置。

所以宇航员/航天员实在是一个伟大而崇高的职业,他(她)们为了人类的航天事业和科学进步付出了太多,汗水血水甚至是生命,我们应该向他(她)们致敬。

(也希望咱们能为太空带来一副新模样)

当然,我并不是在贬低潜艇官兵。无论他们国籍如何,我们同样应该向他们致敬。因为他们手握致命武力在海中的巡曳,这个世界得到了少有的、没有大规模战争的几十年。

码字不易,给个赞吧?

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如果归纳为对比实验,还漏了一个坑道,这样固体、液体与真空都有了,加上日常生活里的气体环境。

这组实验充分说明了,宇宙射线在不同介质里的穿透性,对于生物电磁系统的影响力,部分解释了心理与精神问题的根源,以及星象属相的依据。

为什么生活那么难,

因为成天惦着小事在纠缠。

找找不着边际的大问题,

保你生活生动又有趣!

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潜艇最长航行记录是90天

是我国的403艇,执行0990任务,90昼夜零5小时,航程达23625海里,水下航行69天,航程18868海里,其中一次性下潜连续水下航行25天。

潜艇和太空生活环境还是有差别的

1虽然潜艇空间大,潜艇兵的活动空间和人均居住面积是有限的。

2潜艇内部噪音大机械共振大,成百上千机械运转发生的噪音在个别舱段可能都会超过100分贝,在持续航行中不停歇的振动,约等于连续几十天隔壁有人用冲击钻。

3潜艇内部温度不合适,鱼雷仓要穿过冬衣服,轮机舱就有四五十度。核潜艇会好点空调可以一直开,但也有特殊情况,0990任务中出现过设备故障,潜艇兵冲进50度反应堆仓排除故障的情况。

4潜艇是没窗的,看不见日出日落,失去时间感。

5潜艇空气质量差,即便有空气净化设备,百十号人的呼吸,成百上千机械运行的废气,放射性粉尘,油漆挥发加在一起,空气质量差到一定地步。

6潜艇要保持静默,太空里起码下面得有几十号人天天盯着宇航员说话,潜艇里只有各舱段艇员互相各聊各的。

7潜艇伙食差,虽然是数十年来各国不断研发潜艇食材,百十号人的消耗和冷藏柜空间有限,长时间航行很快就会把好吃的消耗掉,剩下的就是耐储存的罐头之类的食物,品种口味也不可能像太空里搞花样。

8潜艇毕竟是战斗为主,为了保持战斗力尽可能的给艇员一个相对舒适的环境。受限于空间和这么多人,投入产出还是远远要低于太空舱的。

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进过坑道,知道坑道的懂的都懂,不懂的我也不能说。

也是进去了三个月。

吃喝拉撒全在里面。

没网,也打不了电话,与外界失联三个月。

看不见太阳,灯亮了就是天亮了,

维生素D靠药片补。

每天定时通风,风是过滤过的,感觉不太自然。

除了工作时间,其它时间都很无聊。

每年有数以万计的人轮流进入坑道。

与天上三位英雄一样,他们是这个国家的守卫者。

不同的是,他们都默默无闻。

就是这样。


〖我是分割线〗

这个答案怎么火了?看来有大佬翻了牌子,是不是我可以宣传一波了?

这个号不经常使用了,我的另一个知乎帐号:川川医生。

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