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我国航天员身穿“飞天”二次出舱,美国却因无“衣”可穿而发愁

2021年8月20日8时38分,我国天和核心舱舱门再次开启,航天员聂海胜、刘伯明身穿新一代“飞天”航天服进行二次出舱。

这次出舱距离上次仅一个半月,在这期间NASA却宣布,2024年载人登月计划延期,原因是登月所需的两套舱外航天服无法按既定时间完成研制。同时研发投入需要追加至10亿美元。而原本的计划是6.2亿美元,目前已经投入了4.2亿美元。

美国新一代舱外航天服xEMU原型)

目前,NASA所能用的舱外航天服仅剩下3套,还都是45年前为航天飞机计划所打造的。当时制造了10多套,设计寿命为15年,每套造价约1.5亿美元,这还不包括每套2.5亿美元的生命保障系统。

因此,美国航天员早就面临“无衣可穿”的局面,仅剩3套早已“过期”的航天 服都放置在国际空间站中。国际空间站航天员经常要穿着“修修补补”的航天服对国际空间站进行“修修补补”。

为什么舱外航天服研发需要这么久?

在空间站中,航天员可以依靠飞船内的生命保障系统以及飞船本身获得保护。一旦出舱航天员就要独自面对恶劣的太空环境。

首先要面对的是气压不同。我们都是地球表面约100kpa大气压下,土生土长的生物。为此人体内构造产生的压力也约为100kpa,与外界压力相抵消,从而不会发生膨胀与收缩。

人类无法不依靠外物下潜到深海,例如万米多深的马里亚纳海沟,压强约100Mpa,约为地表的1000多倍。如果人类突然出现沟底会瞬间被压爆。反之人类在真空环境下则会被吹爆,而太空环境近乎于真空。其次,太空环境温度平均约为3K,也就是零下270.15度,这是宇宙大爆炸后留下的余温。人类在这种温度下,不用多说都明白!

(地球磁场抵御太阳风)

此外,太空中存在大量危险,例如10倍子弹速度的太空垃圾以及小碎石,即使芝麻大小也能瞬间击穿身体。还有大量宇宙射线,辐射巨大会导致人体DNA被电离,促使变异发生。地球上没有高能辐射是因为有磁场与大气保护着我们。即使是医院辐射量较小的X射线也不让多照,何况太空处处都是高能辐射。

舱外航天服除了要帮助人类抵御太空危害,还需要维持航天员的生命运转。太空中没有氧气,所以需要氧气来源,人类会呼出二氧化碳,还会产生汗液、水汽,甚至是尿液,需要对它们进行清除、收集,因此需要生命保障系统,它就是航天服后面那个“小书包”。

生命保障系统可以进行氧气再生,调节航天服内的湿度、温度、压力、氧气以及二氧化碳的浓度,让航天员舒舒服服地在太空中作业。

航天服由于要防止膨胀(被吹爆)、辐射、太空垃圾、漏气以及温度外散,因此需要多种不同的材料,而且所有材料叠加起来,还不能将航天员搞成“米其林”,因为航天员出舱是为干活,而不是躺平,所以对材料的要求非常高。

(新一代“飞天”)

综上所述,舱外航天服就像一个缩小般的飞船,除了要帮助航天员抵御太空危害,还需要将与飞船内维持生命所需的系统“浓缩”成一个便携的小背包,为航天员生命提供保障的同时,还要保证航天员可以在太空中灵活工作。

举一个不太恰当的例子:

甲:我需要能防大炮的衣服。乙:做完了。

甲:我希望它如蚕丝般顺滑与轻薄。乙:加钱,加时间!

于是,舱外航天服就延期了,可见技术之难,耗资之大。目前,只有中美俄具备自主研发舱外航天服的能力。

飞天舱外航天服

全球已经制造出来的舱外航天服并不多,而我国新一代“飞天”可以说是全球“最新款”。更关键的是它的造价仅3000万元人民币,美国45年前造一件航天服的费用,足够造出33件“飞天”。

从外观上,美国的舱外航天服比“飞天”臃肿得多,而且光穿上再脱下就要整整半天时间。而“飞天”与地球上穿衣一样方便,仅需5分钟。

从造价、外观与细节就可以知道我国技术水平有多高,我国航天人有多不易,因此庆祝出舱成功的同时也要感谢背后甘于寂寞,任劳任怨的航天人!