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宇航服中的化學知識


實驗室k / 2018-12-01

       1965年3月18日,蘇聯(lián)發(fā)射了載有宇航員別列亞耶夫·阿里克謝·列昂諾夫的“上升”2號飛船。飛行中,列昂諾夫進行了世界航天史上第一次太空行走,他離開“上升”2號飛船密封艙,系著安全帶實現(xiàn)了到茫茫太空中行走。

       列昂諾夫開創(chuàng)了人類太空行走的先例。要知道,他身上穿著的宇航服雖然看起來笨拙難看,但它卻是一種高科技產(chǎn)品,凝聚了許多科學家的心血。

宇航服

       列昂諾夫穿的是一種新型宇航服,內(nèi)衣是由通心粉狀的管子盤成的,管子總長100米。管內(nèi)流過的冷水能吸去航天員身上散發(fā)的熱量,并排放到字宙空間去。在這種內(nèi)衣外再上一層一層外套,套上同樣多層的手套,穿上金屬網(wǎng)眼靴子,戴上增強樹脂盔帽,就能保證到密封艙外安全活動了。

       太空處于真空狀態(tài),沒有大氣層的保護,溫度變化很大,太陽照射時溫度可高于100℃,無陽光時溫度可低于-200℃,同時存在各種能傷害人體的輻射。為保障航天員在出艙活動中能安全、健康和有效地完成任務,需要有各種裝備。

       艙外航天服則是航天員在出艙活動中最重要的裝備,相當于一個微型航天器。它將航天員的身體與太空的惡劣環(huán)境隔開,并向航天員提供大氣壓力和氧氣等維持生命所需的各種條件。由于宇宙飛船、空間站、航天飛機這些載人航天器密閉艙內(nèi)的人造氣壓、空氣組成基本與地面相同,因此人體內(nèi)吸有一定量的氮氣,而航天服內(nèi)的氣壓較低,僅為大氣壓的27.5%,航天員如果猛然出艙,遇到低氣壓后血液供應不上,溶解在脂防組織中的氮氣游離出來卻不能通過血液帶到肺部排出而形成氣泡,可能造成氣栓堵塞血管,引發(fā)嚴重疾病。所以航天員出艙前需要吸取純氧將體內(nèi)氮氣排出,以排除隱患。

       每個人都會呼出二氧化碳,航天員也不例外。在航天服這個密封的空間中,如不除去二氧化碳,那它的濃度會上升至危險程度,令宇航員死亡。在這個密封的空間中,空氣首先會進入一個裝有木炭的盒子除去臭氣,接著便會進入過濾二氧化碳的部分,隨后,經(jīng)過一個風扇,在純化器被除去水蒸氣后再回到水冷系統(tǒng)??諝獾臍鉁鼐S持在12.8℃,航天服上的轉(zhuǎn)換裝置可提供長達7小時的氧氣供應及二氧化碳的去除。

       為了應對極端變化的溫度,大多數(shù)航天服都會用許多層纖維去隔熱,并再用能夠反射光的布料覆蓋著最外層。在呼吸作用中,每個人都會產(chǎn)生熱,因此每當宇航員在進行工作時都會產(chǎn)生大量的熱。如果這些熱不除去,皮膚便會產(chǎn)生大量汗水并覆蓋著頭盔,宇航員會因此嚴重地脫水。

       航天服里有風扇或水冷式的布料去除過量的熱。還有一件由一系列的尼龍及彈性人造纖維并由膠管交織成的“長內(nèi)衣”。航天服背部有從太空穿校機中送出的冷水流過這些膠管,除去宇航員的過量的熱。

宇航服的結(jié)構(gòu)

       自從載人航天飛船出現(xiàn)以來,宇航員已實現(xiàn)了近百次太空行走。但在1984年以前的60多次太空行走中,宇航員不僅必須穿上特制的宇航服,而且還要使用安全帶和供給氧、電的“臍帶”與航天器連接在一起,以防在太空中飄走。

       1965年6月3日,美國發(fā)射載有航天員麥克迪維特上尉和懷特上尉的“雙子星座”4號飛船,繞地球飛行62圈。懷特到艙外行走21分鐘,用噴氣裝置使自己在太空中機動飛行。這是美國第一次太空行走。懷特乘坐的是雙子星座4號飛船,該飛船上沒有安裝氣閘艙,因此是直接打開艙門出艙的。由于雙子星座飛船是乘載兩名航天員,兩名航天員同在一個座艙內(nèi),因此當懷特打開艙門后,坐在艙內(nèi)的另一名航天員麥克迪維特也暴露在宇宙真空環(huán)境中。如果按照蘇聯(lián)的定義,只要航天員暴露在宇宙真空環(huán)境中就算進行了太空行走,因此麥克迪維特就是“沒有出艙坐在坐椅上進行的太空行走”。可惜美國不承認這種定義,因此麥克迪維特仍然不能排列在太空行走的航天員名單之內(nèi)。

       1984年7月17日,蘇聯(lián)發(fā)射“聯(lián)盟”T12號飛船升空。船上載有扎尼拜科夫、沃爾克和女航天員薩維茨卡婭,與“禮炮”7號空間站“聯(lián)盟”T10號飛船聯(lián)合體對接。薩維茨卡婭于1984年7月25日在禮炮7號空間站上進行了太空行走,她與另一名男航天員一起出艙。25日,她和扎尼拜科夫一起進行了3小時35分鐘的艙外活動。薩維茨卡婭成為世界上第一位在太空行走的女性。

       第一個在月球上行走的人是美國的阿波羅號飛船航天員阿姆斯特朗,他于1969年7月20日乘坐阿波羅11號飛船在月球上著陸,第一個走出登月艙登上月球。他在月球地面上停留了2小時31分鐘,與阿姆斯特朗一起的另一名航天員奧爾德林也跟隨其后登上月球,在月球上也待了2小時31分鐘。

       2007年12月18日,國際空間站的美國女指令長佩吉?惠特森創(chuàng)造了兩項歷史:與飛行工程師丹尼爾?塔尼一起完成空間站第100次太空行走,同時也以32小時36分鐘的記錄成為太空行走累計時間最長的女宇航員。

       2008年9月27日16時43分,當?shù)灾緞倧纳裰燮咛栵w船軌道艙緩慢而堅定地邁向太空的一剎那,中國航天史上的一個里程碑就此誕生。他也由此成為首位“太空漫步”的中國人。


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