神舟二十一號航天員乘組到現在已經完成了2次出艙活動,第一次出艙活動是在2025年12月9日進行的,當時除了進行空間站碎片防護裝置的安裝工作外,他們還完成了神舟二十號飛船返回艙舷窗的巡檢拍照等工作。
在今年3月16日,神舟二十一號航天員乘組進行了第二次出艙活動,這次出艙活動過程中航天員的主要任務也是集中在開展空間站碎片防護裝置的安裝工作。
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在神舟二十一號航天員乘組中,張陸到現在已經執行了多達6次出艙活動,和航天員陳冬并列成為我國出艙次數最多的航天員。
從官方公布的畫面中,我們可以看到航天員在艙外作業時,他們都是穿著艙外航天服的。其實不僅神舟二十一號航天員乘組,之前的那些航天員(包括國際空間站上的宇航員)進行出艙活動時都要穿著艙外航天服,無一例外。
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可能有一些網友好奇,為什么航天員出艙活動需要穿著艙外航天服呢?如果不穿艙外航天服進行出艙活動會怎么樣呢?
航天員出艙必須要穿著艙外航天服,這是沒法避免的。因為外太空的環境和地球的表面的環境截然不同,比我們想象中的更加殘酷。
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眾所周知,宇宙幾乎是真空狀態的,沒有空氣,沒有氣壓,宇宙輻射也非常強,再加上太陽光照射時溫度很高、沒有太陽光照射時溫度很低,這樣的溫差非常大,熱的時候熱死,冷的時候要凍僵。
在這樣的情況下,外太空就是生命的“禁區”,地球上絕大多數生物在外太空環境中都是沒法存活的,當然也就包括我們人類。
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我們人類出現在地球上已經有幾百萬年時間了,在過去這幾百萬年時間內,我們人類已經適應了地球的環境,我們身體時刻承受著1個標準大氣壓的壓力,這樣的大氣壓可以讓我們身體內部的體液、氣體保持平衡。
而環境的變化會給我們帶來很多問題,特別是在極端惡劣的外太空環境中,人類如果直接暴露在外太空中是沒法存活的。
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而航天員出艙活動時穿的艙外航天服可不是衣服那么簡單,可以說是迷你的飛船。
因為艙外航天服上有很多黑科技,相當于把載人飛船上的生命保障系統集成到了這一套100多公斤的艙外航天服上。
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穿上這一套艙外航天服進行艙外作業,可以給航天員提供一個恒溫恒壓的環境,保護航天員的安全。就是艙外航天服外表被太陽光照射溫度高達100多℃,或者是背向太陽的那一側溫度低至-150℃左右,艙外航天服內部的溫度都是很舒適的。
為了能夠承受接近300℃的溫差,我們的艙外航天服由內到外,設計了好幾層隔熱防護結構。通過多層隔熱防護措施,可以有效隔絕熱量的傳導,不管外部溫度多高,還是多冷,都可以讓航天員在極端惡劣的環境中保持正常的體溫。
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而且,在艙外作業時,航天員也需要呼吸,艙外航天服可以為航天員提供所需要的氧氣,還能抽走航天員呼吸產生的二氧化碳。
僅僅提供恒溫恒壓的環境還不夠,因為宇宙的惡劣程度遠超想象,強大的宇宙輻射會對生命造成威脅。
艙外航天服可以在一定程度上屏蔽這些宇宙輻射,避免航天員暴露在強烈宇宙輻射中。
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而且,在外太空并不是絕對的真空,有各種各樣的空間小碎片、空間小顆粒,這些空間小碎片、空間小顆粒的飛行速度很快,就算是塵埃大小的小顆粒,在速度極快的情況下撞擊的能量都是巨大的。
之前神舟二十號飛船返回艙舷窗玻璃出現細微裂紋,就是被這些空間微小顆粒撞擊造成的。所以艙外作業時,艙外航天服還需要能夠保護航天員避免這些空間小顆粒的撞擊。
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我國現在使用的艙外航天服由多種纖維復合織物制成,這樣的材料具有耐磨損、耐腐蝕的特性,同時也具備極強的防輻射和抗沖擊能力。
就算是宇宙輻射比較強的情況下,艙外航天服也可以保護航天員的安全,一般的空間微小顆粒也不會給艙外航天服造成嚴重的破壞。
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除了具備這些黑科技外,艙外航天服還需要具有較高的靈活性,這是航天員能高效率在艙外完成艙外作業的關鍵。
眾所周知,在外太空航天員會處于失重的狀態,可以輕輕松松搬起很重的東西。雖然如此,在失重的環境下開展艙外工作也是很困難的,任何一個在地面看起來很簡單的工作,在外太空可能都需要花很多時間才能完成。
如果艙外航天服靈活性不高,那航天員就需要消耗很大的體力去活動,大大降低艙外活動的工作效率。
艙外航天服雖然有諸多功能,可以為航天員提供恒溫恒壓的環境,但是單次支持艙外作業的時間是有限的。
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如果艙外活動過程中,艙外航天服的靈活性不夠高,那航天員工作效率不高,計劃內的艙外作業可能就沒法快速完成,可能需要延長艙外活動的時間,甚至可能需要額外增加艙外活動的次數。這無疑是給航天員的工作帶來了很多壓力。
艙外航天服不是一次性的,我們現在的艙外航天服壽命是4年20次,也就是可以重復使用。這可以大幅度降低艙外活動的成本,也降低了貨運飛船補給艙外航天服的壓力。
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艙外活動過程中,艙外航天服直接暴露在外太空惡劣的環境中,宇宙輻射很強,而且還可能會遭到空間微小顆粒、小碎片撞擊,再加上艙外活動過程中航天員在外太空活動,可能也會導致艙外航天服出現一定程度的磨損。
所以,這些都對艙外航天服的設計、制造工藝提出了極高的要求。現在也只有中國、美國、俄羅斯能夠制造艙外航天服。這也說明了艙外航天服的技術含量相當高。
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