在国际空间站运营历史上,有5套舱外宇航服(美国2套、俄罗斯3套)在天地往返运输过程中随着货运飞船发射失败而损毁,最近的一次是2015年SpaceX的CRS-7任务猎鹰9火箭发射后解体,龙飞船上的第17号EMU宇航服(1981年生产)随之损毁 。飞天宇航服和俄罗斯进口的Orlan宇航服(右),俄罗斯的Orlan可以反复使用,显然我们的也没多少问题我国目前使用的天舟货运飞船,在运载能力上达到世界顶尖水平,目前已实现的6.8吨加压运送能力,仅低于欧空局已退役更类似实验性质的ATV自动货运飞船 。
但天舟货运飞船还并不具备下行返回能力,无法携带宇航服返回地面进行维修 。飞天宇航服目前还只能是最高5次,最多8小时舱外行走,在这个范围内飞天宇航服可以保证97.7%的可靠性 。天舟货运飞船,我们这方面虽然进步神速,但实际上还处于刚起步阶段啊,给点时间好不好?不过天舟货运飞船现在还只是第二艘,属于边试验边升级阶段,其本身采用的模块化设计,可以很方面的替换运输舱段 。
本身在规划中天舟货运飞船就有半封闭运送非加压货物、全开放货仓由机械臂抓取货物等不同型号,也可以很方便的设计个返回舱模块来运送货物返回地球 。美国的天鹅座飞船原本也是没有返回舱的,在航天飞机退役后用一个返回货物模块(RCM)替换无加压货仓模块(PCM),用来代替航天飞机运送必要货物返回地球 。天舟飞船只要发展顺利的话,携带宇航服返回地球,重新检修后再次使用也是水到渠成的事情 。
航天员出仓为什么要穿航天服?3千万一套的航天服为何不能带回来?
太空环境很恶劣,首先我们想到的就是失重与缺氧 。上面没有人类呼吸的空气,没有大气压力,太阳直接照射时,温度很高,没有太阳照射时,温度极低 。最恐怖的就是各种辐射,缺少了大气层的保护,太空辐射很强 。这种辐射对人的身体伤害很大,有研究说会导致基因变异,容易诱发癌症 。还有就是黑暗,面对太阳的一面是亮的,其他地方都是黑的 。
航天服是宇航员出仓工作的防护必备装备 。它为什么这么贵?主要是制作工序复杂,需要150道工序,达240斤重,制作花费4个月时间 。从内到外共六层分为:防静电处理的舒服层,合成橡胶之地的备份气密层,主气密层,限制层,隔热层,及外防护层 。而且上面还有一些黑科技,头盔上有摄像头,能拍摄航天员出仓画面 。还有9大开关,当然这么贵的航空服不是一次性的,它的使用寿命是3年15次,能反复利用,但是不能带回地球 。
真空具有隔热的作用,那么为什么宇航员在太空行走时需要穿保暖的服装?
【飞行员都得穿宇航服,为什么穿宇航服】根据热力学的能量公式,温度是对粒子平均动能的度量 。所以,热的传递,在本质上,是不同系统的粒子进行动能的转换 。比如,在冬季,人之所以会感到寒冷,是因为空气中气体分子的动能小于人体分子的动能,从而导致人体分子的动能部分地转移给了空气,使人体分子的动能降低,刺激了人体的神经 。那么,为什么真空状态具有隔热的功能呢?如果真空是真的空无一物,那么人体分子的动能就无从流失,是不会使人感到寒冷的 。
然而,在现实的世界中,并不存在绝对的真空 。即便是将空气完全抽掉之后所留下的空间,其中也还有更为细小的粒子,就是由普朗克常数h定义的量子 。这也是为什么可以激发光子和具有物体运动的物理背景的原因 。于是,即便是没有气体分子,人体的分子动能也会传递给量子,同样会导致人体能量的流失,并感到寒冷 。只是,作为最小粒子的量子,其质量近似为零,以至于量子的动能也接近于零,从而使量子空间的导热系数非常小 。
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