航天服是世界上最复杂、造价最昂贵的服装,美国的航天服价值超过100万美元,我国的“飞天”舱外航天服造价更是达到了约3000万人民币。正是有了这些航天服的助力,人类才能在月球上踏出第一步,到现在甚至有了登陆火星的计划。
试想一下,如果没有航天服的保护,身处于太空的人类会变得怎么样?在太阳系的各大星球上能存活几秒?
危险重重的太空何为太空?理论上来说,海拔超过了100千米的空间即是太空,但客观来说,地球的大气层和太空“本来就是一体”,没有明确的界限:就算在海拔600~3000千米的太空,地球大气仍然存在。只不过这里的大气质量只有总质量的10^-11,不仅气压极低,而且极度接近真空。
(相关资料图)
这里不仅低压,而且因为更加接近太阳导致温度很高,另外,由于没有臭氧层的保护,太空中的太阳辐射和宇宙射线无时无刻不在炙烤着人体。
在这样的环境中,人首先会面临的问题是缺氧。虽然人体的血液中充斥着氧气,但最多只够人类清醒15秒,超过15秒之后,人就会进入昏迷状态,超过1分钟,就会因为大脑缺氧而死亡。
同时,由于气压过低,液体的沸点也会比地球上低很多,虽然血液温度正常只比人体的体温略高,在太空中也会在血管当中“沸腾”从而蒸发。总结下来,人体在太空中活不过1分钟,最终只会变成一具干瘪的太空垃圾,被太阳辐射持续轰击。
航天史上,血的教训史上时有航天服使用不慎的事故发生,在1965年美国的一次真空实验中,航天服的气密层不小心出现了泄露,导致航天服内部气压被破坏,航天员在14秒内迅速昏迷。好在,航天员在大脑缺氧之前被及时救了回来。他事后回忆道,当时自己被窒息感瞬间扼住,舌尖的体液在沸腾。
如果说这次只是有惊无险,那么在苏联发生的就是一次货真价实的惨剧。
当时,苏联在和美国的太空竞赛中落于下风,试图将研究方向从登月转到空间站。1971年4月19日,全球第一座空间站成功发射升空,但联盟10号的飞船却和空间站对接失败,由于急近功利,时间相隔不到两个月,苏联便立刻决定发射“联盟11号”。
联盟11号的这次对接很顺利,3名航天员成功进入空间站并在里面生活了23天,获取了大量宝贵的一手资料,苏联人民做好了迎接他们凯旋的准备,然而,联盟11号却在返程的时候出现了意外状况。
当时,返回舱正在和轨道舱分离,航天员座位下方的压力阀门却突然被震开,这一开,舱内的空气迅速泄露,三名航天员身上只穿着普通的工作服,没有舱内航天服的保护,人体转瞬暴露在了低压和真空之下,缺氧、血液沸腾袭来……不超过一分钟,3名航天员在飞船里全部遇难。
为什么阀门会突然被震开,这和苏联航天局的侥幸心理有关。因为联盟11号本来只能容纳两个航天员,但这次航天任务重大,两个人难以完成,因此航天局紧急把座舱改成了三人,但空间依旧很狭小,因此航天局要求航天员脱下舱内航天服在内部作业。
不严谨的改造加上不严谨的计划,如此的双重错误酿成了惨剧,导致三名优秀航天员的牺牲,对苏联航天业造成重大打击的同时,也为后来的人写下了血的教训。
在各大星球能活几秒?事实上,刚才讲述的状况不能完全归结于航天员没有身着舱内航天服,因为就算穿了舱内航天服,三个人也未必能活下来!舱外航天服就是为此而准备的。
空气泄露事故,等同于飞船内部直接和太空联通,这意味着航天员在没有保护的情况下直接“出舱”了,而出舱是需要舱外航天服的保护的。阿姆斯特朗第一次登陆月球穿的就是舱外航天服,衣服重量超过了100公斤。
月球由于没有大气的保护,白天和黑夜温差极大,白天的平均气温能达到107℃,在夜间则暴跌至零下153摄氏度,而且整个星球表面充斥着氦、氖等无法供人呼吸的稀有气体,而且,月球还面临着宇宙陨石碎片的轰击,那些碎片不像地球上的沙砾一样呈现浑圆的形状,而是如同锋利的刀子。如果人类不穿宇航服处在月球表面,预计在那里活不过三分钟。
而人类预计在未来登陆的火星,同样也不是个善茬,它没有大气,遍布荒漠,极度寒冷,不穿航天服的存活时间和我们在月球上差不多。
而太阳系的其他星球,水星、金星是距离太阳最近的两个星球,它们就像两个气压强烈的“烤箱”,人在上面或许能侥幸活过1秒,但不可能更多了。
木星、土星、天王星、海王星都是离太阳很远的气体星球,除了温度极低以外,还充斥着大量的致命毒气,高气压的风暴时刻环绕着星球,在这些星球上,人类或许1秒都撑不住。
相较起来,我们赖以生存的地球用她的胸怀孕育了所有生物,不需要任何防护我们也可以在地球上存活几十年,就像一位温柔、无私的母亲。
看到这里,航天服为何那么昂贵也迎刃而解了。原因就是它能在危险重重的太空中,为人体模拟出相对宜居的“地球”式环境。
具体是怎么做到的呢?就拿我国神舟七号的航天服来说,舱内航天服就达到了约10公斤的重量,除了供氧和排废措施,它还额外有三层防护层,分别是气密层、限制层和散温层,这三层防护层,为航天员提供了适宜的温度和吸湿性,且将气压维持在和地球同等的水平。
舱外航天服则比舱内航天服多了三层防护层,达到了6层,它们在原本的基础上,还能够防火、耐磨,为航天员挡住太阳辐射和陨石碎片。
这样的航天服,与其说是衣服,不如说是一层科技的“盔甲”,集合了科学家的无穷智慧;穿着它的航天员则是一位战士,为了人类对太空的期望而勇敢战斗。
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