太空中的九种隐形危险如何突然变得致命
2026年1月10日，一篇热门文章列举了地球之外的虚空可能杀死宇航员的九种可怕方式。这份简短的名单是准确的，但内容较为简略，因为每一项背后都隐藏着一系列物理过程、工程权衡和医学未知数，任务规划者和工程师们需要花费数年时间试图减轻这些风险。以下是一份实用的、有据可查的危险指南：这些危险对人体或航天器究竟会造成什么影响，目前的机组人员如何防御，以及为什么某些风险仍然难以消除。接下来的总结综合了 NASA 的风险报告、关于屏蔽和防火安全的工程论文，以及最近的轨道事故案例，旨在展示每种威胁的真实性，以及在任务背景下它们可能如何演变成灾难性后果。
真空与快速减压
暴露在真空环境中——无论是由于航天服撕裂、气闸舱爆炸还是灾难性的船体破裂——都会通过缺氧和气压伤（barotrauma）几乎立即导致生理功能衰竭。肺部和体腔内的气体膨胀；如果宇航员憋气，膨胀的空气可能会撕裂肺部组织。如果不进行救援，意识丧失会在几秒钟内发生，并在几分钟内造成不可逆的脑损伤。被称为体液沸腾（ebullism，低压下体液沸腾）的现象会导致肿胀和痛苦的组织效应，但核心体温冻结并不是立即致死的原因，因为通过辐射流失热量的速度相对较慢。现代任务设计的重点是防止减压，提供冗余的压力屏障，并训练机组人员在发生突然减压时立即呼气。
辐射：太阳风暴与银河宇宙射线
太空辐射是一个双重难题。短期且剧烈的太阳粒子事件（SPEs）可以迅速释放高剂量辐射，如果机组人员在事件发生时处于稳固屏蔽之外，则会产生急性辐射综合征。另一个危害是长期暴露于银河宇宙射线（GCRs）：这些高能重离子会缓慢地损伤组织和 DNA，增加长期患癌风险，并可能导致心血管和中央神经系统的退行性变化。屏蔽有助于抵御 SPEs，但 GCR 粒子的能量极高，它们会在屏蔽材料中产生二次级联反应，在不增加过重质量的情况下仍然难以阻挡。NASA 和辐射实验室目前正在研究混合场暴露，并开发风暴避难所、生物对抗措施和更好的剂量测定法，以管理急性和长期风险。
微流星体与轨道碎片 (MMOD)
油漆碎屑、工具、报废的火箭级和天然微流星体在轨道上以每秒数公里的速度飞行。即使是毫米级的碎片也携带巨大的动能；它们在撞击时会汽化，产生等离子体云，能够穿透隔热毯、太阳能电池阵列，在最坏的情况下还能穿透压力壳。多层惠普尔（Whipple）式屏蔽罩仍然是许多航天器的标准减灾方案，但屏蔽罩会增加质量，且仅针对可能发生的撞击尺寸范围而设计。碎片的积累——即所谓的凯斯勒综合征（Kessler syndrome）——将提高碰撞率并使某些轨道无法使用。最近发生的轨道事故（舱段或胶囊舱被撞击导致任务返回推迟）凸显了这一风险的日常现实性。
封闭航天器内的火灾与有毒大气
微重力环境下的火灾表现有所不同：火焰更趋于球形，且阴燃会产生持续的有毒气溶胶。在狭小的载人航天器上，火灾会消耗氧气，产生有毒的燃烧产物，并可能导致电子设备或生命维持系统瘫痪。现代航天器上随处可见的锂离子电池构成了特别严重的危害，因为热失控（thermal runaway）可能是自维持的，并释放腐蚀性气体。航天机构进行了广泛的防火安全测试，严格限制易燃材料，并规划了灭火系统和火灾后清理程序，但舱内大火的可能性仍然是最危险的突发紧急情况之一。
发射与上升失败
上升的一个小时内集中了极端的机械载荷、振动、声波冲击以及发动机和推进剂罐中存储的化学能。在错误时刻发生的结构或发动机故障可能会产生爆炸性减压或热暴露，只有通过快速逃逸系统才可能生还。历史上的事故提醒我们，看似可以忍受的设计选择——如泡沫脱落、管理不善的分离事件或燃烧不稳定性——都可能连锁反应成无法挽回的故障。现代架构试图通过冗余系统和逃逸塔或集成发射逃逸功能来减少单点故障模式，但进入轨道的物理学规律依然是严酷的。
再入加热与结构解体
穿过大气层返回会将轨道动能转化为热量。热防护系统的任何破损都会让过热气体渗透进结构，并迅速侵蚀承重部件。Space Shuttle Columbia（哥伦比亚号航天飞机）事故仍然是一个深刻的案例研究：发射时的泡沫撞击损坏了耐热板，潜伏的裂缝随后导致再入加热破坏了机翼结构，使得回收变得不可能。对于载人航天器，再入失败通常几乎没有余地：一旦在再入载荷下开始发生结构损坏，生还的可能性微乎其微。这就是为什么检查、损伤容限和再入应急计划是航天器认证的核心内容。
微重力生理学与缓慢的医疗崩溃
长期暴露在微重力环境下不会在几分钟内杀死宇航员，但它会缓慢降解多种身体系统，其方式可能导致任务终止。骨密度下降，钙质随尿液排出，增加了肾结石风险；肌肉萎缩和心血管功能减退使得返回后极易出现直立不耐受；长期驻留的机组人员中出现了视力变化和颅内压改变；免疫功能和伤口愈合也会受到影响。对于无法立即返回的任务——如月球驻留或火星之旅——这些缓慢的过程可能会相互作用并放大，将可控的状况转化为复合医疗紧急情况，除非严格应用锻炼方案、饮食控制和药物干预等对抗措施。
孤立、密闭与人为因素
心理和社会压力并非奇特的物理现象，但当它们侵蚀团队合作、注意力和判断力时，对任务的安全文化是致命的。在狭小栖息地中的机组人员面临着长期的睡眠中断、感官单调、人际摩擦以及远离即时医疗撤离的压力。这些压力增加了人为错误、维护不当和在压力下进行冒险即兴发挥的可能性——所有这些途径都可能将技术异常转化为危及生命的情况。任务设计越来越多地包括行为健康支持、模拟任务前冲突训练和改进的通信，但距离和延迟（对于深空任务）仍然是难以逾越的限制。
生命维持与设备故障：二氧化碳、污染与维修
生命维持系统是泵、洗涤器、阀门和传感器的复杂组合；一个卡住的阀门、失效的洗涤器滤芯或未被察觉的泄漏都可能升高二氧化碳浓度，或使舱内受到溶剂和燃烧产物的污染。有些故障在短期内是可以诊断和修复的，但其他故障——如结构穿孔、真空冷焊的配件或无法触及的电气故障——则需要耗时的即兴修理。对原位修复技术、在真空中不会冷焊的材料以及模块化冗余的研究旨在减少单故障致死率，但在小型行星栖息地或深空航天器上，生命维持系统的长期故障是一个生存威胁。
当工程遇见医学
这九种危险中的每一种在孤立情况下都是可控的；真正的问题在于组合和意外。微流星体的撞击可能会刺穿冷却回路并引发电气火灾。舱外活动（EVA）期间的太阳粒子事件（SPE）可能恰逢航天服撕裂；二氧化碳洗涤器故障可能与免疫功能下降相互作用，导致感染蔓延。这种相互作用是当代航天安全工作的核心焦点：降低多重故障序列的概率，强化系统抵御连锁反应的能力，并提高快速诊断和机组人员的自主权。NASA 的人类研究和技术工作得出的关键见解是，裕量（用于屏蔽的质量、生命维持的备用容量、指挥和控制的冗余）是昂贵的，必须针对每个任务概况仔细选择权衡方案。
实际要点
- 短期致命事件（减压、火灾、急性辐射）需要预防措施和快速、训练有素的应急响应。
- 缓慢发生的危险（银河宇宙射线、骨质流失、心理衰退）需要长期对抗措施和承认累积风险的任务设计。
- 许多故障源于系统间的相互作用；弹性既需要组件的硬化，也需要跨系统的规划。
航天探索充满风险，因为它将脆弱的人类生物特征和精密的电子设备暴露在超出地球经验的范畴内。使任务具备生存可能性的技术是存在的，但前提是工程师、医学研究人员和任务规划者建立足够的裕量，并为极低概率的组合情况做好准备。随着人类在轨道及更远领域的活动增加，接受更紧凑的质量预算和重复使用旧硬件的压力将使这些权衡进入公众视野，并使降低危险的严肃技术工作变得比以往任何时候都更加重要。
来源
- NASA 人类研究项目证据报告（辐射、生理风险、舱外活动/减压）
- NASA 技术报告服务器（航天器防火安全和航天器运行报告）
- 《宇航学报》（Acta Astronautica，关于原位修复和真空冷焊的论文）
- ScienceDirect / Elsevier 关于微流星体和超高速撞击屏蔽的研究
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