太空里不穿航天服会发生什么?
如果航天员不穿航天服暴露在太空里,首先面对的不是缺氧的问题,人如果不呼吸可以坚持几分钟。
而如果暴露在太空的真空环境里,没有气压,人体的血液及组织内的体液会快速蒸发,形成水汽,在几秒到十几秒钟里人就已经彻底失去了意识。
真空环境下人体会有什么变化?
在地球的平原上水100度开始沸腾,但如果去到高原,空气稀薄,气压一低,水的沸点就会变低,温度还没有到100度,水就开始沸腾变成水蒸气跑了,很难把食物煮熟。
所以我们发明了高压锅,就是通过增加气压的方式提高水的沸点,让食物更容易煮烂。
而在太空里不是空气稀薄,是彻底没有空气。
真空的环境下,水开始迅速沸腾气化,人体随着体液和热量的丢失,会迅速出现器官衰竭,因为人体组织的韧性,并不会出现想象当中的爆炸,只会出现肿胀而已。
1965年,美国载人航天中心在进行试验的时候,一位航天员的航天服泄露了,航天员暴露在了真空的环境下,他保持知觉的时间只有14秒,他在失去知觉前最后的记忆是舌头上的水开始沸腾。
当然这是实验室,不是真正的太空,航天员的航天服并没有完全进入到真空的状态,15秒之后大家意识到了问题,开始迅速给真空舱重新加压,航天员开始恢复知觉。
除了真空还需要克服的难题
首先是极端的温度环境,因为是真空,没有空气,就不能靠空气传热和散热,受阳光直接照射的一面,可产生高达100℃以上的高温。而背阴的一面,温度则可低至 -100℃~ -200℃。
另外因为地球对物体的引力消失,基本上是处在一个失重或者是微重力的环境,除此之外还没有空气阻力的影响,随随便便一颗小尘埃就可以成为高速运转的子弹,1毫克的微流星体甚至可以穿透3毫米厚的铝板。
太空中有高速运动的尘埃、流星体,还包括人类在太空中废弃的人造卫星等航天器,它们都已经变成了脱缰的野马,就是我们常说的太空垃圾,他们都是潜在的威胁。
苏联就曾经出现过量子舱和礼炮号空间站无法对接的情况,后来发现罪魁祸首只是太空当中遗留的一块金属片。
还有,太空中的宇宙射线会改变航天员的DNA,太空中不仅有宇宙大爆炸时留下来的辐射,各种天体也有辐射电磁波,许多天体还向外辐射高能粒子,这些宇宙射线对人体的危害是非常大的!
没有穿航天服导致的惨剧
1971年,三名苏联航天员在完成太空实验返回地球时出现故障,返回舱的通气阀门被打开了。
仅仅34秒钟,返回舱内的气压就低到接近真空,航天员此时就相当于暴露在了太空之中。
三名航天员,包括血液在内的所有体液,开始沸腾,剧烈气化,肺里的气体迅速膨胀,将肺撑破,耳膜也开始破裂,在40秒内,三名航天员全部死亡。
事故的原因是航天员没有穿航天服,不是他们不想穿航天服,而是因为空间太狭窄。
当时美苏竞争,苏联登月计划失败,迫切想利用载人空间站来扭转颓势,为此,在原本设计搭载两名航天员的飞船里死活塞进去了三个,实在是太挤了,解决的办法就是不穿航天服,节省空间。
从此以后,各国在发射和返回的过程当中,也都要求航天员必须穿上航天服。
航天服为什么这么贵?
目前全世界只有美国,俄罗斯和中国能够独立研制航天服。中国自主设计的飞天航天服3,000万一套,而美国一套造价上亿,而且据说快要断货了。
了解了这些背景知识之后,我们就知道一套航天服为什么这么贵了。
我们可以想象航天服要保暖、要隔热、要能防辐射,要增加压力,提供氧气,要结实,像防弹衣一样挡得住子弹。
中国制造的飞天航天服
2008年9月27号,中国航天员翟志刚实现了中国人首次在太空的出舱行走,他身上穿的,就是中国第1代自主制造的飞天航天服。
每套重量120公斤,相当于两个成年人的体重,但大家不用担心,在太空失重的环境,那就是轻飘飘的。
从内到外一共分为6层,最里面一层是舒适层,除了舒服最重要的是不能起静电,而且是绝对不能有静电,因为航天服里全都是纯氧,一有静电就会着火。
而最关键的一层是躯干层,是铝合金的薄壁硬体结构,就像盔甲一样支撑起所有的设备,但是却只有1.5毫米厚。
航天员的头盔除了跟航天服一样要抗压、抗冲击、耐热等等,还要消声、通风、供氧,还得保证良好的视野,1966年,美国双子星座9号飞船的航天员就是因为头盔的面罩起雾了,看不见,没有完成任务。
再有,航天员就算是低头也看不到自己的肚子,连胸前的操作平台都看不到,怎么办呢?手腕上有反光镜!
一共6层那么厚,但是手套一定要薄,要灵敏,所有的操作都还得靠手来完成,航天服指尖的部分有一层气密层,可以保持触觉。
再来,航天服上有一根8米长的电脐带,用来传输航天员的生理参数,而且还可以跟地面直接通话,一旦出现意外,这条脐带可以立即成为应急的供氧管道。
这舱外航天服基本上就是一座人形的航天飞船,所以贵啊!相比较而言,仓内使用的航天服就简单的多,一般是,飞船座舱发生泄漏,压力突降的时候穿上它来应急的。
中国制度中国优势
1974年美国国家航天局集齐了最先进技术的上百家工厂研制出了18套航天服,当时一套就卖出了2,000万美金,但如今已经只剩下四套,缝缝补补还在超负荷工作。
为什么会这样?航天服需要的是集齐一整条工业链的数百家工厂,需要大家群策群力才能搞出来,如今,在美国,这条如巨龙般的工业链已经断成了无数截,而集中力量办大事,却恰恰是我们中国制度的优势。