神舟二十一號(hào)航天員乘組到現(xiàn)在已經(jīng)完成了2次出艙活動(dòng),第一次出艙活動(dòng)是在2025年12月9日進(jìn)行的,當(dāng)時(shí)除了進(jìn)行空間站碎片防護(hù)裝置的安裝工作外,他們還完成了神舟二十號(hào)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(hào)航天員乘組進(jìn)行了第二次出艙活動(dòng),這次出艙活動(dòng)過程中航天員的主要任務(wù)也是集中在開展空間站碎片防護(hù)裝置的安裝工作。
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在神舟二十一號(hào)航天員乘組中,張陸到現(xiàn)在已經(jīng)執(zhí)行了多達(dá)6次出艙活動(dòng),和航天員陳冬并列成為我國出艙次數(shù)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(yè)時(shí),他們都是穿著艙外航天服的。其實(shí)不僅神舟二十一號(hào)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(jìn)行出艙活動(dòng)時(shí)都要穿著艙外航天服,無一例外。
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可能有一些網(wǎng)友好奇,為什么航天員出艙活動(dòng)需要穿著艙外航天服呢?如果不穿艙外航天服進(jìn)行出艙活動(dòng)會(huì)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?yàn)橥馓盏沫h(huán)境和地球的表面的環(huán)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(tài)的,沒有空氣,沒有氣壓,宇宙輻射也非常強(qiáng),再加上太陽光照射時(shí)溫度很高、沒有太陽光照射時(shí)溫度很低,這樣的溫差非常大,熱的時(shí)候熱死,冷的時(shí)候要凍僵。
在這樣的情況下,外太空就是生命的“禁區(qū)”,地球上絕大多數(shù)生物在外太空環(huán)境中都是沒法存活的,當(dāng)然也就包括我們?nèi)祟悺?/p>
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我們?nèi)祟惓霈F(xiàn)在地球上已經(jīng)有幾百萬年時(shí)間了,在過去這幾百萬年時(shí)間內(nèi),我們?nèi)祟愐呀?jīng)適應(yīng)了地球的環(huán)境,我們身體時(shí)刻承受著1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的壓力,這樣的大氣壓可以讓我們身體內(nèi)部的體液、氣體保持平衡。
而環(huán)境的變化會(huì)給我們帶來很多問題,特別是在極端惡劣的外太空環(huán)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(dòng)時(shí)穿的艙外航天服可不是衣服那么簡(jiǎn)單,可以說是迷你的飛船。
因?yàn)榕撏夂教旆嫌泻芏嗪诳萍迹喈?dāng)于把載人飛船上的生命保障系統(tǒng)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(jìn)行艙外作業(yè),可以給航天員提供一個(gè)恒溫恒壓的環(huán)境,保護(hù)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(dá)100多℃,或者是背向太陽的那一側(cè)溫度低至-150℃左右,艙外航天服內(nèi)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(nèi)到外,設(shè)計(jì)了好幾層隔熱防護(hù)結(jié)構(gòu)。通過多層隔熱防護(hù)措施,可以有效隔絕熱量的傳導(dǎo),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(huán)境中保持正常的體溫。
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而且,在艙外作業(yè)時(shí),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(chǎn)生的二氧化碳。
僅僅提供恒溫恒壓的環(huán)境還不夠,因?yàn)橛钪娴膼毫映潭冗h(yuǎn)超想象,強(qiáng)大的宇宙輻射會(huì)對(duì)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(qiáng)烈宇宙輻射中。
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而且,在外太空并不是絕對(duì)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(hào)飛船返回艙舷窗玻璃出現(xiàn)細(xì)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(yè)時(shí),艙外航天服還需要能夠保護(hù)航天員避免這些空間小顆粒的撞擊。
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我國現(xiàn)在使用的艙外航天服由多種纖維復(fù)合織物制成,這樣的材料具有耐磨損、耐腐蝕的特性,同時(shí)也具備極強(qiáng)的防輻射和抗沖擊能力。
就算是宇宙輻射比較強(qiáng)的情況下,艙外航天服也可以保護(hù)航天員的安全,一般的空間微小顆粒也不會(huì)給艙外航天服造成嚴(yán)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(yè)的關(guān)鍵。
眾所周知,在外太空航天員會(huì)處于失重的狀態(tài),可以輕輕松松搬起很重的東西。雖然如此,在失重的環(huán)境下開展艙外工作也是很困難的,任何一個(gè)在地面看起來很簡(jiǎn)單的工作,在外太空可能都需要花很多時(shí)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(dòng),大大降低艙外活動(dòng)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(huán)境,但是單次支持艙外作業(yè)的時(shí)間是有限的。
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如果艙外活動(dòng)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(jì)劃內(nèi)的艙外作業(yè)可能就沒法快速完成,可能需要延長(zhǎng)艙外活動(dòng)的時(shí)間,甚至可能需要額外增加艙外活動(dòng)的次數(shù)。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(xiàn)在的艙外航天服壽命是4年20次,也就是可以重復(fù)使用。這可以大幅度降低艙外活動(dòng)的成本,也降低了貨運(yùn)飛船補(bǔ)給艙外航天服的壓力。
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艙外活動(dòng)過程中,艙外航天服直接暴露在外太空惡劣的環(huán)境中,宇宙輻射很強(qiáng),而且還可能會(huì)遭到空間微小顆粒、小碎片撞擊,再加上艙外活動(dòng)過程中航天員在外太空活動(dòng),可能也會(huì)導(dǎo)致艙外航天服出現(xiàn)一定程度的磨損。
所以,這些都對(duì)艙外航天服的設(shè)計(jì)、制造工藝提出了極高的要求。現(xiàn)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(shù)含量相當(dāng)高。
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