天和核心艙航天員出艙全過程直播估計不少人都看了,相信看完后,大多數人感受到的都是“不明覺厲”四個字。
這個詞啥意思呢——雖然過程看不太懂,但感覺很厲害。
央視直播時主要播放的是重點鏡頭,而且由于身處太空有很多畫面都是靜默的,絕大多數觀眾都不是航天專業人士,看不太明白也屬正常。
中國航天員出艙(圖源:央視直播)
有鑒于此,作者君特撰此文,為大家簡單講講此次出艙行動背后的奧秘,至少讀完本文后,各位對此次中國航天員的艙外行動將會有更深入的了解。
金庸筆下《神雕俠侶》里過兒和姑姑生活的地方是在古墓派的“活死人墓”。
話說這“活死人墓”甚是奇特,平常與世隔絕不說,墓門口上還有一處“斷龍石”,李莫愁殺入墓中時,小龍女不敵,于是當機立斷放下“斷龍石”,徹底封住古墓派進出通道,要與那女魔頭同歸于盡。
天宮空間站上,也有這么一處功能類似隔絕內外的“斷龍石”,名字叫作“節點艙”。
端頭紅圈處為“節點艙”,也叫“氣閘艙”
眾所周知,太空環境對人體來說是致命的,人一旦暴露在太空中將很快失去生命,因此航天員要離開空間站,就必須采用一套復雜的出艙活動流程,避免生活科研為主的生活艙與太空直接接觸,所以就有了“氣閘艙(節點艙)”的誕生。
這個“氣閘艙”有兩道門,一道與生活艙連接,另一道打開便是太空。航天員要到空間站外邊,首先得進入“氣閘艙”,穿好宇航服,然后將兩道門緊緊鎖住。
緊接著“氣閘艙”里的空氣被迅速抽出,基本成為與外界太空一樣的真空,這時航天員才會打開與太空連接的那道“出艙艙門”,走到空間站外。
氣閘艙上與太空相連的“出艙艙門”(圖源:央視直播)
航天員從外面回來,則是把之前的步驟逆向操作一遍,先在“氣閘艙”內注入空氣,氣壓上升到與生活艙一致,然后才會脫下宇航服,并打開“氣閘艙”連接生活艙的那道門,回到生活艙中。
“氣閘艙”能最大程度避免空間站寶貴空氣的泄露,而且宇航員如果從外面帶了什么有害物質或病菌,也可在此處解決,避免帶進人員生活艙中,所以“氣閘艙”其實也是一道保障空間站安全的檢驗措施。
“氣閘艙”技術是一項不折不扣的頂級科技,對材料科學、控制系統、工業制造水平都有著極高的要求,目前世界上只有中美俄才完全掌握了“氣閘艙”的設計制造方法。
箭頭所指為生活艙與氣閘艙相連的那道門(圖源:央視直播)
額外再說個小細節,直播時細心的觀眾應該發現開艙門前地面控制人員大聲說了一句“吸氧排氮”。
那么什么是“吸氧排氮”呢?
人體中氣體成分和空氣一樣,氧氣占21%,氮氣約占79%,航天員進入太空時,由于太空是真空,人體中的氣體會猛地向體外逸出,給人體造成皮膚發癢、肌肉疼痛、胸悶等不良癥狀。
因此航天員出艙前需要吸氧置換體內留存的氮氣,這樣他們出艙進入太空時,身體機能才不會受到影響,這個過程,就叫“吸氧排氮”。
氣閘艙內部看氣閘艙與生活艙相連的那道艙門(圖源:央視直播)
從廣義上講,航天服有內外兩層,內層為液冷服,即下圖上航天員所穿的這套藍色服裝。
這套貼身衣服也是個“黑科技”,其主要作用是幫助人體散熱。這件薄薄的衣服里包含有一套“液冷系統”,它可以通過冷液循環帶走人身上多余的熱量,然后熱量被送入航天器背包中進行處理。
具體原理比較復雜,我就不贅述了,只告訴大家它的效果——只要提供能源,可以一直保持恒溫20°C。
換句話說,如果您在家里穿上這么一件貼身衣物,無論是大雪紛飛的嚴冬,還是暑氣蒸騰的盛夏,身上永遠保持著20°C的宜人溫度。
航天員身著的藍色“液冷服”(圖源:央視直播)
科幻嗎?
很科幻。
但是,這就是科技改變人類!
當然,目前這么一套衣服的價格還非常感人,原則上家里有礦也買不起,也買不到,要真正實現民用,估計還得再等等才行。
至于外層的航天服,技術含量一點不比內層這套液冷服少。
它是由多種纖維復合織物制成,其中包括高等級防彈背心材料,具有良好的柔軟性、耐穿透、耐磨損、耐高溫、耐燃燒、耐腐蝕、耐輻射。用大家通俗一點的說法講,就是“刀槍不入、水火不侵”,和黑熊怪偷的唐僧那件佛門至寶“錦瀾袈裟”,實有異曲同工之妙。
中國航天員宇航服(圖源:央視直播)
看到這里,估計會有些讀者會問了,空間站上沒引力,行動困難些可以理解,但稱之為“先進技術”是不是有點太過了?
坦白說,一點都不為過,因為就算是普通活動,在空間站外部行動也是高科技級別的。
這一次航天員天和核心艙的艙外活動,我們看到的是航天員抓著把手前行,安全相對有保障。
但是,空間站并不是在地球上,它是在太空中,十萬火急的情況隨時都可能發生,比如空間站被微型隕石擊中發生空氣泄漏。這時航天員根本沒有時間抓著把手一步步挪過去,而只能選擇直接“飛”到修理點處理問題。
中國空間站
這是一項具有極端危險性的工作,稍不注意艙外的航天員就會被空間站彈飛到太空中,所以空間站宇航員的“艙外活動”是一整套嚴肅的科學技術。
航天員在出艙進行“太空飛行”時,將嚴格被物理規律所支配,根據國內外專家的計算以及國際空間站的經驗,航天員出艙后將與空間站保持數個不同的相對運動軌跡(和離艙點相關),航天員的運動軌道通常是呈橢圓形。
而航天員離艙時所用力度、角度,都將影響他在“太空飛行”時的軌道,力度角度稍有偏差,就會掉入太空中,所以航天員必須擁有豐富的物理知識以及經過千百次的訓練,才能在太空中進行離艙飛行活動。
現在中國航天員已完成扶手行走,加上以后個人微動力太空移動裝置的逐步完善,我們完全可以期待在不久的將來,中國宇航員在太空中真正實現離站行走的“凌波微步”。
最后再說上幾句,中國航天在美國的封鎖下,一步步自主走到今天完全是一場偉大的奇跡。
就拿前文提到的“液冷服”來說,我所看到的最早一份資料日期是在上世紀九十年代初期,那是一篇計算航天員“產熱和散熱”的論文。航天醫學專家在其中嚴格計算出了人體熱量的具體數據,計算出了“液冷服”冷卻所需要的功率。
由此可見早在九十年代初期,中國對太空服的自主研究就已起步,經過長達十幾年的艱難摸索,才真正生產出了楊利偉將軍首次飛天時所使用的航天服,這充分表明,正是靠著一代代航天人永不言敗的精神和堅持不懈的付出,才有今日中國航天的輝煌成就。
向中國航天、中國航天人,致以最崇高的敬意和問候!
文/夢醒錦官城