激動(dòng)人心的時(shí)刻!目前,神舟十二號(hào)的兩位航天員聶海勝和劉伯明已經(jīng)相繼成功出艙,進(jìn)行中國(guó)空間站的第二次艙外任務(wù)。聶海勝三次上太空,這是他第一次進(jìn)行太空行走。這次湯洪波沒有出艙,他在天和核心艙內(nèi)操作機(jī)械臂。 出艙的兩位航天員都是身著我國(guó)自主研發(fā)的第二代飛天航天服,上次的太空行走任務(wù)已經(jīng)證實(shí)我國(guó)的艙外航天服十分可靠。那么,飛天航天服有多貴?真的只能穿5次就要扔掉嗎?能不能帶回地球上? 早在2008年的神舟七號(hào),航天員翟志剛實(shí)現(xiàn)了中國(guó)航天史上的首次出艙活動(dòng),當(dāng)時(shí)劉伯明半個(gè)身體探出艙外。由于是我國(guó)的第一次太空行走任務(wù),很多方面沒有經(jīng)驗(yàn),為了確保安全,劉伯明當(dāng)時(shí)穿的是俄羅斯的海鷹艙外航天服,翟志剛穿的是我國(guó)制造的第一代飛天航天服。 在出艙任務(wù)期間,艙外航天服的可靠性十分重要,這與艙內(nèi)航天服相差很大。因?yàn)樘窄h(huán)境十分險(xiǎn)惡,來(lái)自太陽(yáng)和宇宙的輻射十分致命,太空中沒有氧氣,還有各種太空垃圾飄蕩在太空中。 另外,太空中有著十分極端的溫度,被太陽(yáng)照射部分的溫度高達(dá)120 ℃,而背向太陽(yáng)的那一側(cè)溫度低至-160 ℃。因?yàn)樘諞]有空氣對(duì)流,當(dāng)太陽(yáng)光照射到物體上時(shí),熱量只能通過熱輻射散掉一點(diǎn),所以溫度會(huì)變得非常高。另一方面,整個(gè)宇宙的平均溫度極低,只有-270.42 ℃,僅高于絕對(duì)零度2.73 ℃,所以沒有太陽(yáng)照射時(shí)溫度又會(huì)變得極低。 因此,太空行走對(duì)航天服的要求非常高。在神舟七號(hào)之前,我國(guó)引進(jìn)了9套俄羅斯的海鷹艙外航天服,其中6套用于訓(xùn)練,3套用于太空出艙任務(wù)。同時(shí),我國(guó)也開始了第一代艙外航天服的研制。 艙外航天服非常復(fù)雜,需要實(shí)現(xiàn)溫度和氣壓的控制、氧氣供應(yīng)和二氧化碳處理、防輻射、通信等一系列重要功能,這就像一艘功能完善的小型宇宙飛船一樣,第一代飛天艙外航天服經(jīng)過多年的研制才成功投入應(yīng)用。由于神七的艙外活動(dòng)時(shí)間并不長(zhǎng),只有大約20分鐘,所以第一代飛天航天服的4個(gè)小時(shí)生命保障時(shí)間足夠用了。 但到了神十二的艙外活動(dòng),任務(wù)時(shí)間延長(zhǎng)至七八小時(shí)左右,所以需要更強(qiáng)大的艙外航天服。經(jīng)過多年的改進(jìn),我國(guó)終于研制出了第二代飛天航天服,其生命保障時(shí)間超過8小時(shí),足以滿足此次任務(wù)需要。第二代的可靠系數(shù)延續(xù)了第一代的優(yōu)異性能,達(dá)到了0.997,經(jīng)受住了實(shí)戰(zhàn)的檢驗(yàn)。 目前,全世界只有三個(gè)國(guó)家有能力研制艙外航天服,除了中國(guó)和俄羅斯之外,還有一個(gè)是美國(guó)。由于航天員太空出艙活動(dòng)和載人登月的需要,美國(guó)在上個(gè)世紀(jì)六十年代開始開發(fā)艙外宇航服。 到了上世紀(jì)70年代,美國(guó)開始研制可重復(fù)往返太空的航天飛機(jī),同時(shí)也在研制新一代艙外宇航服——艙外機(jī)動(dòng)套裝(EMU),它猶如一艘貼身的太空飛船,能為出艙活動(dòng)的宇航員保駕護(hù)航。 當(dāng)時(shí),美國(guó)總共制造出了18套艙外宇航服,第一套只用于驗(yàn)證,第二套在地面測(cè)試中被毀。1986年挑戰(zhàn)者號(hào)航天飛機(jī)事故和2003年哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)事故,各損失了兩套。2015年SpaceX在執(zhí)行給國(guó)際空間站運(yùn)送物資的任務(wù)時(shí),獵鷹9號(hào)運(yùn)載火箭升空不到三分鐘發(fā)生爆炸,又損失了一套。 因此,當(dāng)年的艙外宇航服只剩下11套。由于其中7套已經(jīng)老化嚴(yán)重,現(xiàn)在能用的只有4套,而且也處于老化之中。美國(guó)艙外宇航服的設(shè)計(jì)壽命為15年,經(jīng)過維護(hù)可以用到30年。 據(jù)估計(jì),美國(guó)的艙外宇航服每套造價(jià)為1.5億美元,相當(dāng)于9.7億元人民幣。由于能用的艙外宇航服接近壽終正寢,自2009年以來(lái),美國(guó)宇航局已經(jīng)投入了超過2億美元(13億元)用于開發(fā)新的艙外宇航服,但12年過去了還沒有見到成品。因?yàn)榕撏庥詈椒^復(fù)雜,現(xiàn)在從零開始制造一套可能需要高達(dá)2.5億美元,折合人民幣16.2億元,所以美國(guó)遲遲沒有造出來(lái)。 相比之下,我國(guó)飛天艙外航天服的造價(jià)要低得多,一套只要3000萬(wàn)元。當(dāng)然,成本低并不是因?yàn)閭餮灾兄荒苡?次就要丟掉,而是中國(guó)航天一直有著“花小錢、辦大事”的傳統(tǒng)。 飛天艙外航天服至少可以用5次,參照美國(guó)的經(jīng)驗(yàn),如果維護(hù)得當(dāng),使用壽命將會(huì)大大延長(zhǎng),重復(fù)用15次不是問題。由于中國(guó)空間站長(zhǎng)期有人駐守,經(jīng)常有航天員會(huì)進(jìn)行艙外活動(dòng),所以艙外航天服不會(huì)帶回地球。 |
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