动物对人类挑战太空活动的启迪

       身负重任的小动物

　　1951年9月的一天，美国“空蜂”号火箭按捺不住焦急的心情倚立在发射架上，似乎又有些兴奋地等待着什么“客人”的来临。它悄悄地四处观望，蓦地，惊讶地看到，科技人员牵着一只机灵的猴子、抱着装有11只小鼠的笼匣，朝它走来。难道让我载送的“贵客”就是这些小东西吗？

　　猴子和小鼠依照设计要求分别被安置载舱内特制的“座位”上，它们活泼而疑惑地东张西望，猜测不出自己要进行什么样的旅行，因为它们感到这里的气氛有些异常。正当它们悄声窃语之时，“空蜂”号火箭按时点火踏上征程。火箭升入高空71千米后，按预订的程序成功的回收，小鼠和猴子安然归来，懵懵懂懂地又和主人见面了。很可惜，小猴子不知受到了什么惊吓还是发生了什么反应，着陆两个小时后就永远闭上了眼睛。

　　这是人类将地球生物载往太空的一次考察、试验。这种搭载小动物等用于生物学研究的火箭叫生物火箭。

　　生物火箭的任务是将试验生物送到高空，研究试验生物在火箭密封舱内对飞行的适应性和对飞行综合因素作用的承受能力，研究超重、失重、高空弹射、宇宙辐射等因素对生物机体主要生理机能的影响，以检验和鉴定科学家们对生物在太空活动时的安全和健康等诸多问题的推测和假设，从而为空间生物学研究和载人航天的生活舱及生命保障体系提供更为可靠、有效的设计依据。生物火箭的关键是密封生物舱，保证生物舱内有适宜于生物生存的良好环境条件。舱内压强为1个大气压，温度为15℃～25℃，舱内氧气浓度、二氧化碳浓度、相对温度接近地面大气的水平。

　　在第二次世界大战后，科学家就开始了空间生物学试验。1946～1949年，美国先后发射了8次生物火箭，里面装有植物种子、细菌芽胚和果蝇等生物。1951年6月，前苏联把两只小狗发射到110千米高空，并且安全返回地面。从1949年到1958年，前苏联一共将42只狗发射升空进行试验。1959年7月，又将两只狗和一只兔子发射到160千米以上的高空，发射重量为2000克，创造了发射重量最高的记录。所有这些小动物在发射到高空后，都对它们的脉搏、呼吸、动脉压等进行记录，还要做心电图，拍下它们的活动，以观察生物体在失重条件下的生理机能和行为反应有哪些异常因素变化。面对这些小动物的步步“高升”而又安全归来，科学家感慨地说：人类的航天活动在生物学、生理学上存在大量问题，用动物做试验可以避开人固有的主观感觉，可以有效地帮助人类解决太空生物学和医学方面面临的许多问题。

　　小动物身负重任，为人类天宇之旅所进行的先行探测功不可没。

　　中国首批“登天客”

　　1964年7月19日，安徽广德县某地，艳阳高照，青山披彩。做了几千年飞天梦的炎黄子孙，今天，为开辟登天路，向茫茫天宇发起了新的挑战。

　　中国第一枚生物试验火箭英姿飒爽地矗立在52米高的发射架上。这枚火箭总长10.81米，起飞总重量为1165千克。随火箭升空的是四只大白鼠、四只小白鼠和12支生物试管。试管内分别装有果蝇、须酶及其他生物制品。8只白鼠在陌生而神秘的生物舱里，捋须挠耳，相互探问：要把我们送往何方呀？

　　火箭呼啸升腾，刺入蓝天，渐渐地脱离人的视线。不久，一顶降落伞拽着回收舱飘飘摇摇徐徐降回地面。当科技人员从密封的生物舱中取出8只白鼠时，它们仍然是一副迷惘困惑的神色：怎么这么快又和他们见面了，难道还没有出发吗？它们哪里知道，在这不足一小时的时间里，它们飞上了70千米的高空，完成了一次神奇的旅行，从而荣幸地成为泱泱华夏第一批乘上火箭的“登天客”。而后，又用大白鼠做了两次飞空试验，依靠返回救生装置，大白鼠全部活着回到地面，遥控与摄影等数据获取系统工作完全正常，拍摄了大白鼠从超重过渡到失重状态的图片。在用大白鼠等进行高空试验取得一些实践经验后，为进一步扩大研究项目，我国在1966年7月，又用狗进行了飞行试验。第一个担此重任的是条雄狗，它的爱称叫“小豹”。这枚生物火箭的箭头部分是由箭头、生物舱和回收舱组成的。里面装有记录“小豹”在飞行过程中的心电、血压、呼吸和体温4大生理指标的磁记录器；装有“小豹”在飞行中姿态的摄影系统；生物保障系统中有自动供氧和自动调节二氧化碳浓度的装置。安放小狗的托盘前部设有条件反射装置，为使它“方便”，狗尾部还安有屎、尿收容器。

　　7月15日清晨，携带“小豹”的生物火箭在震彻山谷的轰鸣中直冲云际，地面的各种跟踪设备不断接收到火箭上传回的各种信息，数据表明，火箭飞行正常。

　　两架空军直升飞机早就接到命令，在回收区上空盘旋搜索，迎候“小豹”凯旋。飞机很快发现了目标，摄影机拍下了生物箭头乘着白色降落伞飘然而下的镜头。生物箭头以小于每秒10米的速度安全着陆。当科技人员小心翼翼启开生物舱的舱盖时，一眼看到“小豹”安然无恙地趴在托盘上，目光炯炯有神。取出托盘，松去“小豹”的飞行安全带，爱抚地把它抱在怀里。“小豹”欢快地摇晃着尾巴，似乎在向主人们娓娓述说这次遨游的美妙经历。

　　中国生物火箭所进行的多次高空飞行试验，为高空生物学研究和生物保障工程积累了宝贵的经验，为人类挑战太空获取了大量的第一手资料，为炎黄子孙飞往太空做了可贵的探索和基础准备工作。

　　飞入太空的“名犬”

　　科学家们使用生物火箭所进行的一系列生物学、医学等方面的研究活动，对人类安全地进入太空，已经做了大量的、卓有成效的“火力侦察”。但是，人类在太空可能遇到的许许多多的麻烦事，还需要更严谨、更实质、更有效的手段来探索、试验，以保证人类飞天活动万无一失。于是，生物卫星应运而生，肩负起比生物火箭更艰巨的任务。

　　生物卫星就是用于生物学研究的人造地球卫星，它相当于一个空间生物实验室，可研究失重、超重和其他各种飞行环境对生物生长、发育、代谢、遗传等方面的影响和防护措施，揭示在地面条件下发现不了的生物学问题，是研究空间生命科学的重要工具。生物卫星一般由服务舱和返回舱两部分组成。服务舱内有保证卫星正常工作的各种设备。返回舱内装有实验生物和生命保障体系、记录仪器、返回火箭等。按照一定的指令，服务舱与返回舱即可分离，返回舱点火使返回舱返回地球，而服务舱不返回。世界上第一颗生物卫星是前苏联1957年11月3日发射的“人造地球卫星2号”。卫星上载有一条名叫“莱伊卡”的雌性猎狗，它是真正意义上由地球进入太空的第一只动物，它在轨道上度过了极不平凡的6天6夜。缚在它身上的各种传感仪器测出的关于脉搏、呼吸和血压等指数，证实了科学家的推测，即失重本身没有引起动物生理机能的危险变化。经过各种传媒报道，“莱伊卡”一举成为享誉全球的“名犬”。然而，令人感到遗憾的是，由于当时还没有回收卫星的能力，人们只能忍着心酸眼巴巴地让挑战太空为人类立下大功的“莱伊卡”，孤零零地葬身在清冷的太空世界。“莱伊卡”的太空之行是成功的，更加坚定了人们对载人航天定能实现的信心。 

　　1960年8月，前苏联又将小狗“别尔卡”和“斯特雷卡”送入太空，与他俩结伴而行的还有老鼠和苍蝇等生物。这时，科学家已经掌握了卫星回收的技术，两只小狗绕地球18圈，做了一番名副其实的太空旅行后，平平安安地返回了地球。

　　为进一步了解人在失重适应期所发生的变化，生物卫星还多次用猴子进行了实验。1987年，前苏联用“宇宙－1987”号生物卫星，让猴子“德雷姆”和“雅罗什”在太空潇洒地完成了13昼夜的飞行。这两只猴子在飞行前一年多就进行了精心严密的训练。要教会它俩像宇航员一样呆在专门的容器内；要让它俩学会使用摄取食物和饮料的专门工具；要按照专门的计划程序完成一些规定的动作等。例如：当它俩面前的仪表盘上出现不同信号时，要按下不同作用的键盘等等，使它俩能准确无误地完成地面上规定的计划。这两只“孙悟空”没有辜负科学家的苦心培训，在飞行中显示出它们很好地掌握了操作技能，完成了使命。

　　猩猩当了“宇航员”

　　从获得的解剖生理数据来看，大猩猩更接近于人类。美国除对猴子等动物进行实验外，还对大猩猩进行训练，把它们发射到太空轨道。

　　美国科学家在为载人航天飞行做准备的时候，认为还需要试验在失重和超重的情况下人的反应时间。

　　什么叫反应时间？当你的手触摸到很冷或很热的水时，热或冷的信号从手上的神经会传到大脑，大脑作出判断，然后命令肌肉收缩把手抽回来，这个过程所需要的时间，就叫反应时间。研究结果表明，人的正常反应时间大约需要0.3秒钟

　　什么叫失重？什么叫超重呢？

　　失重是物体在空间环境里有质量而不表现重量的一种状态，又称零重力。当你坐电梯时，在电梯突然迅速下降的时候，你就会体验到失重的滋味了。平常，身体上部分器官压在下面的器官上，下面的器官支撑着上面器官的压力。一旦这些压力没有了，就处于零重力状态，人就有一种“失去了重量“的感觉。进入失重环境，就有所不适应并引起一些生理上的变化。

　　当航天飞机、宇宙飞船的飞行加速度产生的惯性力和重力的合力大于重力时，宇航员就处于超重的状态。比如，人在电梯里，电梯突然迅速上升的时候，就有超重感觉。超重过大，会使人的两眼发黑，动弹不得，甚至失去知觉。这是因为人体里的血液不能正常循环。换句话说，超重就是物体沿远离地球中心的方向作加速运动时，重量加大的现象。

　　科学家教会一些猩猩面对荧光屏，当各种不同的闪光信号出现时，它就要拉动相应的手柄。有的猩猩学得很精，掌握得也较准，一分钟内能拉对100次，这就是说，不到一秒钟就拉一次。1961年2月，一只叫做哈姆的猩猩，登上了“水星”号飞船进入空间，环绕地球作轨道飞行。哈姆在失重和超重的情况下，依旧按照闪现的信号拉动手柄，它的反应时间和它在地面上的记录，没有丝毫差别。科学家由此得出结论：失重和超重不会使反应时间显著减慢。而后，又有一只猩猩乘坐“水星”号飞船完成了3圈轨道飞行。

　　通过生物卫星搭载动物的多次实验获得的成果，使科学家能研究出有效、可靠的措施，排除空间因素对人体组织的不良效应，从而加速了人类直接飞往太空时代的到来。

　　立功的蝴蝶

　　蝴蝶，我们谁都见过，它翅膀阔大，颜色美丽，五彩缤纷，在花丛中翩翩起舞，千姿百态。

　　蝴蝶能反射阳光中的光波，形成五颜六色的色彩，展翅飞翔，绚丽多姿，所以人们又把蝴蝶比喻为会飞翔的“花朵”。蝴蝶为什么能够这般美化自己？原来它的羽翅上有许多排列整齐、细小的鳞片。鳞片不仅使它成为美丽会飞的“花朵”，而且能使它免受阳光的高热伤害。科学家们从蝴蝶翅膀上的鳞片受到了启迪，将蝴蝶鳞片反射的原理，用在了帮助人类飞天的技术上。

　　当人造卫星在轨道上运行时，在太阳直接照射、地球反射和地球辐射加热的作用下，卫星表面温度可高达100℃以上。当卫星处于地球阴影区不被太阳照射、地球反射及加热时，卫星表面温度可降低到零下100℃。在这种冷热剧烈交替变化状态下，卫星上的仪器、设备等不堪忍受，将无法正常工作。如何控制卫星体温的这种异常变化呢？是蝴蝶的鳞片使航天科学家茅塞顿开 。

　　原来蝴蝶身体表面的鳞片可形成无数个光镜。当气温升高时，令其减少太阳光的照射，免受高温灼伤。当气温下降时，鳞片会紧紧贴在身体表面，让太阳光直射鳞片上从而吸收更多的太阳能，增加体温。科学家就是利用这个原理，制成一种巧妙而又灵敏的仿生装置。这种装置的外形如同百叶窗，每扇叶片两个表面的辐射散热功能相差甚远。百叶窗的转动部位装有一种对温度极为敏感的金属丝。利用金属丝热胀冷缩的物理性质，当卫星飞行在地球阳光面时，温度超过标准，金属丝就会受热而膨胀，使叶片纷纷张开，将辐射散热能力大的那个表面向着太空。当温度迅速下降时，也就是卫星飞行至地球阴面时，金属丝会遇冷而收缩每个叶片，使它们紧紧闭合，让辐射散热功能力小的那个表面暴露在太空中，抑止卫星散热。靠着这种自我保护装置，使得卫星遨游天宇时各种仪器、设备正常运转、工作。小小蝴蝶鳞片的启迪，为人类航天立了大功。

　　为了更好地开发和利用空间，人们将会在空间长期地工作和生活，空间生物实验也将向新的层次新的角度进展。动物是人类进行长期空间活动的好帮手，在某些方面，它们还要起到先行者的作用。（王四辈）

本文编辑：李迁