论文部分内容阅读
太空行走不简单
必须指出的是,“太空行走”并非指的是在太空走路,而是宇航员在太空出舱活动。太空行走是载人航天的基本技术之一,其作用包括太空组装、扩建、维修、维护或者升级各类航天器,回收与释放卫星及科研任务,紧急太空救援,甚至也包括将来在其他星球建立基地等。而且很多时候,因为有些地方需要修理和维护,甚至到了不得不去的地步。
2005年8月3日,“发现”号航天飞机的任务专家罗宾逊完成的一次史无前例的太空行走就是如此。事情要从2005年7月31日说起,那一天,美国航天工程师们在分析“发现”号图像时发现,机腹下部靠近机头的位置有2个像“肿瘤”一样的凸起物。这是防热瓦缝隙之间的填充材料造成的,它类似家庭装修中铺砖用的填缝剂,可以填补缝隙,使航天飞机表面光滑,减少返回时的摩擦阻力。但是现在这却成了麻烦,因为谁也不知道有了这个变数后,“发现” 号在重返大气层时会面临什么样的后果,摩擦产生的热量有可能增加10%到30%,并很可能在进入大气层时因机腹温度过高而发生意外。
于是,美国人决定冒一次险,让罗宾逊出舱到机腹进行维修。而这时面临的困难是,机腹表面光滑,罗宾逊没有可以抓的地方,而且这里从没有人去过,更糟糕的是,这样的维修操作从没有演练过……
这事搁在地球上很简单就能办好,可以用多种方法解决这个问题,罗宾逊可以试着用手直接把凸起物拔掉,如果不成功,他可以再用镊子将多余的部分夹住,用剪子把它剪掉。但到了太空,这事复杂多了,隔热瓦是很娇气的,航天员只能借助机械臂才能到达那个地方,还不能碰到隔热瓦,特别是还戴着大头盔和臃肿的手套,行动很不方便,镊子剪子等工具更不能不慎脱手,一旦撞到隔热瓦上,弄坏一块,可就真回不来了……
还好,这次维修历时大约50分钟,终于有惊无险地完成了。
危险就藏在你想不到的地方
不得不说,太空行走是一项风险很大的航天活动,因为太空环境非常恶劣:没有气压,没有氧气,大量的宇宙辐射,阳光下的温度高达120℃,背阴处则低于零下100℃,而且还不时有太空垃圾飞临,最糟糕的是,还可能发生很多我们意料不到的事情。人类的第一次太空行走,几乎是在惊心动魄中完成的。
那时候还是美苏太空争霸的时代,在争当“太空行走第一人”的竞赛中,苏联人取得了先机。1965年3月18日莫斯科时间上午11时,苏联宇航员列昂诺夫开始准备出舱行走。他将一个生命保障系统背包套在他的压力服外边,身上系着一根与飞船相连的绳链,长5.35米,内有一根电话线,很像孕妇的脐带。这是为保持与飞船的联络及安全,因为一旦掉到太空,没有任何可以借用的东西,就再也回不来了。
在密闭的气闸舱内完成压力调整后,11时34分51秒,列昂诺夫打开外闸门,当时他的感觉是,“当我准备好出去时,轻轻地推了一下舱盖,于是就像一个(酒瓶的)软木塞一样‘呼’的一下冲出舱口”……
除了这让人目瞪口呆的“出场方式”外,一切似乎都很顺利,列昂诺夫在太空不仅浮游,还翻筋斗,并从舱外卸掉1个相机,移动了几件舱外物体。似乎太空并不那么可怕,人只要有了航天服和生保系统背包,就能在舱外工作和存活。
但是当10分钟后,列昂诺夫准备返回时,麻烦终于来了。他发现取回相机变得困难,每次把相机放进气闸舱时它都漂走,最后,他硬把相机推进通道,并用脚踩住……此时他已精疲力竭,出汗量超过了航天服所能吸收的量。但是,很快他发现自己回不去了,被卡在了舱门口,因为这时宇航服膨胀起来了,如同气球一般……他戴着头盔不能擦汗,汗水流到了眼睛上,汗气也使面罩模糊,这时他除了能听到自己的心脏在急促跳动外,什么也看不清,什么也听不见。还好他灵机一动,给航天服放气降压。一次不行两次,两次不行三次,直到将压力降到了极危险的低限,从0.4个大气压降至0.25个大气压。他终于爬进了舱门!
列昂诺夫在太空行走了10分钟,但为了拼命挤进舱门,他花了14分钟……
影片中的惊险求生还是有些假
列昂诺夫的宇航服,险些让他死在太空,但这只是个意外,宇航服仍旧是宇航员的救生服,是保障宇航员在舱外生命安全的必备装备。它相当于一个微型载人航天器,能把宇航员的身体与恶劣的太空环境分隔开,并向宇航员提供一个尽可能接近地面活动的环境,同时提供氧气、正常气压、排放二氧化碳、维持舒适的温度,及抵御宇宙辐射等,甚至能够承受微型太空垃圾的碰撞。宇航服还要有多个接口,连接诸如舱外活动的“脐带”、身背携带式生保环境装备和太空机动飞行机构等。一般宇航员可借此在太空活动2~5小时,但最长不超过8小时。
由于宇航服很笨重,而且生命维持系统的时间有限,在航天器平稳运行时,借助舱内的生命保障系统,航天员是不穿着航天服的。这就是为什么电影中美国的轨道飞行器被破坏后,里面剩余的人员立即被冻住的原因,如果他们当时穿着宇航服,不会如此凄惨。
也正是因为如此,航天器成为了宇航员太空活动的母体,一旦航天器受损,宇航员生存下来的机会就极为渺茫了。像影片中那样的惊险求生,先跳到俄罗斯的空间站进行补给,然后再转战中国的“天宫一号”,最后借用此处的飞船返回地面,在现实中几乎不可能发生。
因为地球外的空间很大,空间站之间为了安全,轨道很少有接近的地方,更难形成交会。不管是宇航员的机动推进装置,还是电影里搞来的灭火器,都不足以产生如此持久的动力来支持漫漫的转站之旅。而且潜入他国的空间站借道,恐怕也没有那样容易:电影主角在进入中国的“天宫一号”时就显得太过轻松了,舱门一拧就开,而且还是向外开的,就像开自己家没锁的门一样方便;而事实上,中国空间站的对接口需要专用的钥匙才能向内打开。另外,值得吐槽的是,为什么“天宫一号” 里面满眼都是种植的大葱,这是吃货国的特征么?还有,这真的不算溜门撬锁么?
因此,如果真在外太空发生了电影中那样的灾难,宇航员恐怕更多的是九死一生,甚至最后因为生命维持系统被耗尽,变成漂浮在宇宙空间的人体卫星了。
必须指出的是,“太空行走”并非指的是在太空走路,而是宇航员在太空出舱活动。太空行走是载人航天的基本技术之一,其作用包括太空组装、扩建、维修、维护或者升级各类航天器,回收与释放卫星及科研任务,紧急太空救援,甚至也包括将来在其他星球建立基地等。而且很多时候,因为有些地方需要修理和维护,甚至到了不得不去的地步。
2005年8月3日,“发现”号航天飞机的任务专家罗宾逊完成的一次史无前例的太空行走就是如此。事情要从2005年7月31日说起,那一天,美国航天工程师们在分析“发现”号图像时发现,机腹下部靠近机头的位置有2个像“肿瘤”一样的凸起物。这是防热瓦缝隙之间的填充材料造成的,它类似家庭装修中铺砖用的填缝剂,可以填补缝隙,使航天飞机表面光滑,减少返回时的摩擦阻力。但是现在这却成了麻烦,因为谁也不知道有了这个变数后,“发现” 号在重返大气层时会面临什么样的后果,摩擦产生的热量有可能增加10%到30%,并很可能在进入大气层时因机腹温度过高而发生意外。
于是,美国人决定冒一次险,让罗宾逊出舱到机腹进行维修。而这时面临的困难是,机腹表面光滑,罗宾逊没有可以抓的地方,而且这里从没有人去过,更糟糕的是,这样的维修操作从没有演练过……
这事搁在地球上很简单就能办好,可以用多种方法解决这个问题,罗宾逊可以试着用手直接把凸起物拔掉,如果不成功,他可以再用镊子将多余的部分夹住,用剪子把它剪掉。但到了太空,这事复杂多了,隔热瓦是很娇气的,航天员只能借助机械臂才能到达那个地方,还不能碰到隔热瓦,特别是还戴着大头盔和臃肿的手套,行动很不方便,镊子剪子等工具更不能不慎脱手,一旦撞到隔热瓦上,弄坏一块,可就真回不来了……
还好,这次维修历时大约50分钟,终于有惊无险地完成了。
危险就藏在你想不到的地方
不得不说,太空行走是一项风险很大的航天活动,因为太空环境非常恶劣:没有气压,没有氧气,大量的宇宙辐射,阳光下的温度高达120℃,背阴处则低于零下100℃,而且还不时有太空垃圾飞临,最糟糕的是,还可能发生很多我们意料不到的事情。人类的第一次太空行走,几乎是在惊心动魄中完成的。
那时候还是美苏太空争霸的时代,在争当“太空行走第一人”的竞赛中,苏联人取得了先机。1965年3月18日莫斯科时间上午11时,苏联宇航员列昂诺夫开始准备出舱行走。他将一个生命保障系统背包套在他的压力服外边,身上系着一根与飞船相连的绳链,长5.35米,内有一根电话线,很像孕妇的脐带。这是为保持与飞船的联络及安全,因为一旦掉到太空,没有任何可以借用的东西,就再也回不来了。
在密闭的气闸舱内完成压力调整后,11时34分51秒,列昂诺夫打开外闸门,当时他的感觉是,“当我准备好出去时,轻轻地推了一下舱盖,于是就像一个(酒瓶的)软木塞一样‘呼’的一下冲出舱口”……
除了这让人目瞪口呆的“出场方式”外,一切似乎都很顺利,列昂诺夫在太空不仅浮游,还翻筋斗,并从舱外卸掉1个相机,移动了几件舱外物体。似乎太空并不那么可怕,人只要有了航天服和生保系统背包,就能在舱外工作和存活。
但是当10分钟后,列昂诺夫准备返回时,麻烦终于来了。他发现取回相机变得困难,每次把相机放进气闸舱时它都漂走,最后,他硬把相机推进通道,并用脚踩住……此时他已精疲力竭,出汗量超过了航天服所能吸收的量。但是,很快他发现自己回不去了,被卡在了舱门口,因为这时宇航服膨胀起来了,如同气球一般……他戴着头盔不能擦汗,汗水流到了眼睛上,汗气也使面罩模糊,这时他除了能听到自己的心脏在急促跳动外,什么也看不清,什么也听不见。还好他灵机一动,给航天服放气降压。一次不行两次,两次不行三次,直到将压力降到了极危险的低限,从0.4个大气压降至0.25个大气压。他终于爬进了舱门!
列昂诺夫在太空行走了10分钟,但为了拼命挤进舱门,他花了14分钟……
影片中的惊险求生还是有些假
列昂诺夫的宇航服,险些让他死在太空,但这只是个意外,宇航服仍旧是宇航员的救生服,是保障宇航员在舱外生命安全的必备装备。它相当于一个微型载人航天器,能把宇航员的身体与恶劣的太空环境分隔开,并向宇航员提供一个尽可能接近地面活动的环境,同时提供氧气、正常气压、排放二氧化碳、维持舒适的温度,及抵御宇宙辐射等,甚至能够承受微型太空垃圾的碰撞。宇航服还要有多个接口,连接诸如舱外活动的“脐带”、身背携带式生保环境装备和太空机动飞行机构等。一般宇航员可借此在太空活动2~5小时,但最长不超过8小时。
由于宇航服很笨重,而且生命维持系统的时间有限,在航天器平稳运行时,借助舱内的生命保障系统,航天员是不穿着航天服的。这就是为什么电影中美国的轨道飞行器被破坏后,里面剩余的人员立即被冻住的原因,如果他们当时穿着宇航服,不会如此凄惨。
也正是因为如此,航天器成为了宇航员太空活动的母体,一旦航天器受损,宇航员生存下来的机会就极为渺茫了。像影片中那样的惊险求生,先跳到俄罗斯的空间站进行补给,然后再转战中国的“天宫一号”,最后借用此处的飞船返回地面,在现实中几乎不可能发生。
因为地球外的空间很大,空间站之间为了安全,轨道很少有接近的地方,更难形成交会。不管是宇航员的机动推进装置,还是电影里搞来的灭火器,都不足以产生如此持久的动力来支持漫漫的转站之旅。而且潜入他国的空间站借道,恐怕也没有那样容易:电影主角在进入中国的“天宫一号”时就显得太过轻松了,舱门一拧就开,而且还是向外开的,就像开自己家没锁的门一样方便;而事实上,中国空间站的对接口需要专用的钥匙才能向内打开。另外,值得吐槽的是,为什么“天宫一号” 里面满眼都是种植的大葱,这是吃货国的特征么?还有,这真的不算溜门撬锁么?
因此,如果真在外太空发生了电影中那样的灾难,宇航员恐怕更多的是九死一生,甚至最后因为生命维持系统被耗尽,变成漂浮在宇宙空间的人体卫星了。