这个词啥意思呢——虽然过程看不太懂,但感觉很厉害。
央视直播时主要播放的是重点镜头,而且由于身处太空有很多画面都是静默的,绝大多数观众都不是航天专业人士,看不太明白也属正常。
中国航天员出舱(图源:央视直播)
有鉴于此,作者君特撰此文,为大家简单讲讲此次出舱行动背后的奥秘,至少读完本文后,各位对此次中国航天员的舱外行动将会有更深入的了解。
第一、中国空间站上的“断龙石”——节点舱
金庸笔下《神雕侠侣》里过儿和姑姑生活的地方是在古墓派的“活死人墓”。
话说这“活死人墓”甚是奇特,平常与世隔绝不说,墓门口上还有一处“断龙石”,李莫愁杀入墓中时,小龙女不敌,于是当机立断放下“断龙石”,彻底封住古墓派进出通道,要与那女魔头同归于尽。
天宫空间站上,也有这么一处功能类似隔绝内外的“断龙石”,名字叫作“节点舱”。
端头红圈处为“节点舱”,也叫“气闸舱”
众所周知,太空环境对人体来说是致命的,人一旦暴露在太空中将很快失去生命,因此航天员要离开空间站,就必须采用一套复杂的出舱活动流程,避免生活科研为主的生活舱与太空直接接触,所以就有了“气闸舱(节点舱)”的诞生。
这个“气闸舱”有两道门,一道与生活舱连接,另一道打开便是太空。航天员要到空间站外边,首先得进入“气闸舱”,穿好宇航服,然后将两道门紧紧锁住。
紧接着“气闸舱”里的空气被迅速抽出,基本成为与外界太空一样的真空,这时航天员才会打开与太空连接的那道“出舱舱门”,走到空间站外。
气闸舱上与太空相连的“出舱舱门”(图源:央视直播)
航天员从外面回来,则是把之前的步骤逆向操作一遍,先在“气闸舱”内注入空气,气压上升到与生活舱一致,然后才会脱下宇航服,并打开“气闸舱”连接生活舱的那道门,回到生活舱中。
“气闸舱”能最大程度避免空间站宝贵空气的泄露,而且宇航员如果从外面带了什么有害物质或病菌,也可在此处解决,避免带进人员生活舱中,所以“气闸舱”其实也是一道保障空间站安全的检验措施。
“气闸舱”技术是一项不折不扣的顶级科技,对材料科学、控制系统、工业制造水平都有着极高的要求,目前世界上只有中美俄才完全掌握了“气闸舱”的设计制造方法。
箭头所指为生活舱与气闸舱相连的那道门(图源:央视直播)
额外再说个小细节,直播时细心的观众应该发现开舱门前地面控制人员大声说了一句“吸氧排氮”。
那么什么是“吸氧排氮”呢?
人体中气体成分和空气一样,氧气占21%,氮气约占79%,航天员进入太空时,由于太空是真空,人体中的气体会猛地向体外逸出,给人体造成皮肤发痒、肌肉疼痛、胸闷等不良症状。
因此航天员出舱前需要吸氧置换体内留存的氮气,这样他们出舱进入太空时,身体机能才不会受到影响,这个过程,就叫“吸氧排氮”。
气闸舱内部看气闸舱与生活舱相连的那道舱门(图源:央视直播)
第二、令人难以想象的“黑科技”——航天服
从广义上讲,航天服有内外两层,内层为液冷服,即下图上航天员所穿的这套蓝色服装。
这套贴身衣服也是个“黑科技”,其主要作用是帮助人体散热。这件薄薄的衣服里包含有一套“液冷系统”,它可以通过冷液循环带走人身上多余的热量,然后热量被送入航天器背包中进行处理。
具体原理比较复杂,我就不赘述了,只告诉大家它的效果——只要提供能源,可以一直保持恒温20°C。
换句话说,如果您在家里穿上这么一件贴身衣物,无论是大雪纷飞的严冬,还是暑气蒸腾的盛夏,身上永远保持着20°C的宜人温度。
航天员身着的蓝色“液冷服”(图源:央视直播)
科幻吗?
很科幻。
但是,这就是科技改变人类!
当然,目前这么一套衣服的价格还非常感人,原则上家里有矿也买不起,也买不到,要真正实现民用,估计还得再等等才行。
至于外层的航天服,技术含量一点不比内层这套液冷服少。
它是由多种纤维复合织物制成,其中包括高等级防弹背心材料,具有良好的柔软性、耐穿透、耐磨损、耐高温、耐燃烧、耐腐蚀、耐辐射。用大家通俗一点的说法讲,就是“刀枪不入、水火不侵”,和黑熊怪偷的唐僧那件佛门至宝“锦澜袈裟”,实有异曲同工之妙。
中国航天员宇航服(图源:央视直播)
第三、凌波微步——太空舱外活动先进技术
看到这里,估计会有些读者会问了,空间站上没引力,行动困难些可以理解,但称之为“先进技术”是不是有点太过了?
坦白说,一点都不为过,因为就算是普通活动,在空间站外部行动也是高科技级别的。
这一次航天员天和核心舱的舱外活动,我们看到的是航天员抓着把手前行,安全相对有保障。
但是,空间站并不是在地球上,它是在太空中,十万火急的情况随时都可能发生,比如空间站被微型陨石击中发生空气泄漏。这时航天员根本没有时间抓着把手一步步挪过去,而只能选择直接“飞”到修理点处理问题。
中国空间站
这是一项具有极端危险性的工作,稍不注意舱外的航天员就会被空间站弹飞到太空中,所以空间站宇航员的“舱外活动”是一整套严肃的科学技术。
航天员在出舱进行“太空飞行”时,将严格被物理规律所支配,根据国内外专家的计算以及国际空间站的经验,航天员出舱后将与空间站保持数个不同的相对运动轨迹(和离舱点相关),航天员的运动轨道通常是呈椭圆形。
而航天员离舱时所用力度、角度,都将影响他在“太空飞行”时的轨道,力度角度稍有偏差,就会掉入太空中,所以航天员必须拥有丰富的物理知识以及经过千百次的训练,才能在太空中进行离舱飞行活动。
现在中国航天员已完成扶手行走,加上以后个人微动力太空移动装置的逐步完善,我们完全可以期待在不久的将来,中国宇航员在太空中真正实现离站行走的“凌波微步”。
最后再说上几句,中国航天在美国的封锁下,一步步自主走到今天完全是一场伟大的奇迹。
就拿前文提到的“液冷服”来说,我所看到的最早一份资料日期是在上世纪九十年代初期,那是一篇计算航天员“产热和散热”的论文。航天医学专家在其中严格计算出了人体热量的具体数据,计算出了“液冷服”冷却所需要的功率。
由此可见早在九十年代初期,中国对太空服的自主研究就已起步,经过长达十几年的艰难摸索,才真正生产出了杨利伟将军首次飞天时所使用的航天服,这充分表明,正是靠着一代代航天人永不言败的精神和坚持不懈的付出,才有今日中国航天的辉煌成就。
向中国航天、中国航天人,致以最崇高的敬意和问候!
文/梦醒锦官城