航天服是如何保护宇航员的?不穿它进入太空,会有什么后果?

1971年6月30日,苏联3名宇航员计划返回地球,他们在礼炮号空间站停留了23天,已经顺利完成各种实验任务,地面已经准备好迎接他们回归。

航天服是如何保护宇航员的?不穿它进入太空,会有什么后果?

然而当返回舱着陆时,地面人员打开舱门,却发现3名宇航员全部死亡,而且死状十分凄惨。

事后调查发现,返回舱阀门的螺栓存在松动,在和轨道舱分离时产生震动,加上内外强大的压力差,导致阀门发生漏气现象,里面的空气迅速流失。

三名宇航员当时没有穿航天服,直接暴露在真空环境下,最后因减压和窒息而死亡,整个过程不到1分钟。

那么这一分钟会有什么的经历呢?

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和大多数人想象的不一样,人体暴露在太空会被迅速冻结,甚至不会感觉到冷,因为温度的本质是粒子运动程度。运动速度越快温度也就越高,速度越慢温度也就越低。

当粒子彻底静止时,就会产生一个绝对零度,即零下273.15摄氏度,不过这个温度没办法达到,因为运动是物质的固有属性。

而太空接近真空状态,只有很少的粒子在运动或者导热,所以人的体感温度没有明显变化。我们平常用的保温杯,也是利用真空不能导热的原理。

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而真空状态也意味着没有氧气,人缺氧几分钟就会窒息死亡,不过在此之前,人首先会因体液沸腾而死亡,但不会像小说里描述的那样炸开。

水在太空的沸点只有40多度,而宇航员的体温在37度左右,他们身体里的水分开始气化,尤其是血液里会产生大量气泡,气泡堵塞血管并造成破裂。

全身各部位开始出血,宇航员会在15秒内失去听觉和视觉,这时他们的肺部已经爆裂,并在20秒后彻底失去意识,血管的静脉压开始膨胀超过动脉压,血液会在40秒后停止循环。

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这时宇航员的体积会增大一倍,看起来像个300斤的胖子,随着体内的气体慢慢排出,又会像气球一样瘪下来。水分气化会慢慢带走热量,这时候人体就会被冻成冰块。

所以宇航员是个伟大的职业,他们工作的环境堪比刀山火海,全靠航天服为他们保驾护航。

太空环境除了缺氧和低压,还有太阳辐射和高速微粒子,那么这件小小的航天服,是如何保护宇航员的呢?

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航天服分为舱内和舱外两种

舱内航天服顾名思义,就是在航天器内部使用的,也叫高空飞行压力服,它由航天头盔、压力服、供氧通风软管、以及手套、靴子和其它配件组成。

它一般在飞船起飞和降落时使用,一旦返回舱发生漏气情况,只要接通舱内的供氧供气系统,服装内就会立即加压充气,还能提供氧气、温度和通信功能,保证宇航员安全返回地球。

那苏联宇航员为什么没穿航天服呢?这是因为返回舱超载导致空间狭小,三名宇航员根本无法穿下航天服,以至于三名宇航员不幸牺牲。

自此之后,宇航员在起飞和降落时,必须穿上舱内航天服。

早期的航天服只能在舱内使用,随着航天事业的发展,宇航员需要到舱外作业,科学家又在舱内航天服的基础上,设计出了舱外航天服。

它和舱内航天服的最大不同,就是多了一个便携式生命保障系统,看起来像一个背包装置,由供氧供气系统、水冷却循环装置、空气净化组件、通信系统等组成。

主要提供以下五大功能,保持宇航员的体温、保持压力平衡、阻挡太阳辐射、处理宇航员的排泄物,以及供氧和排出二氧化碳。

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说简单点,舱外航天服就是一个人型太空舱,宇航员穿上它可进行舱外活动,既有安全性也有灵活性,不过它的造价也同样不便宜。

比如美国登月时采用的航天服,每件成本在1800万美元左右,考虑到通货膨胀等因素,也就相当于现在的1.5亿美元,这价格买一艘军舰都不在话下。

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不过贵有贵的道理,航天服从内到外都是高科技

它的最里层叫液冷通风服,上面分布着密集的纤维管道,主要作用就是给宇航员降温。因为太空没办法散热,宇航员的体温会逐渐升高,纤维管道里面的水会带走多余的热量,再由升华器把水的热量散出去的。

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航天服第二层叫密封气囊层和约束层,这两层是向人体施加压力的,要保证宇航员处于标准的大气压下,所以对材料的强度和密封性要求很高。

据说这种材料的制造工艺,之前只有美国和苏联掌握,所以别的国家无法制造航天服,只能从美苏手里租或者买。

航天服是如何保护宇航员的?不穿它进入太空,会有什么后果?

好在我国成功突破了技术封锁,虽然技术离美俄还有些差距,但完全能保证我国宇航员的安全,而且这个世界上,只有中美俄能制造舱外航天服。

曾经我国宇航员在太空进行舱外活动时,韩国媒体曾酸溜溜地报道,认为我国航天服是美国淘汰的二手货。

这种言论实在让人好气又好笑,西方国家一直对我国实施技术封锁,哪里肯给我国提供航天服呢?

那么话说回来,航天服的加压层覆盖了尼龙布,它添加了氯丁二烯橡胶,是加压层的一道防护罩,能抵御太空的高速粒子,不要小看这些细微粒子,它们能击穿几毫米厚的铝板。

航天服是如何保护宇航员的?不穿它进入太空,会有什么后果?

航天服的最外面是热防护层,主要作用是防辐射和隔热,它也是多种复合材料组成,里面是镀铝PET薄膜和无纺布,外层是高强的芳纶编织布,让宇航员既不怕300多度的温差。

最后再辟个谣,舱外航天服是可以多次使用的,一般情况下可以使用15次以上,美国的4套航天服已经服役15年,不得不说鹰酱的技术还是可以的。

但是我国不用妄自菲薄,美苏在太空争霸的时候,我国在努力建设小康社会,后来又面临西方社会的技术封锁,能走到今天实属不易,是无数前辈们用汗水换来的。

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页面更新:2024-04-30

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