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宇航服中的化學(xué)知識(shí)


實(shí)驗(yàn)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(hào)飛船。飛行中,列昂諾夫進(jìn)行了世界航天史上第一次太空行走,他離開“上升”2號(hào)飛船密封艙,系著安全帶實(shí)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(xué)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(qiáng)樹脂盔帽,就能保證到密封艙外安全活動(dòng)了。

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

       艙外航天服則是航天員在出艙活動(dòng)中最重要的裝備,相當(dāng)于一個(gè)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(jī)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?dú)猓教旆?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(yīng)不上,溶解在脂防組織中的氮?dú)庥坞x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(yán)重疾病。所以航天員出艙前需要吸取純氧將體內(nèi)氮?dú)馀懦?,以排除隱患。

       每個(gè)人都會(huì)呼出二氧化碳,航天員也不例外。在航天服這個(gè)密封的空間中,如不除去二氧化碳,那它的濃度會(huì)上升至危險(xiǎn)程度,令宇航員死亡。在這個(gè)密封的空間中,空氣首先會(huì)進(jìn)入一個(gè)裝有木炭的盒子除去臭氣,接著便會(huì)進(jìn)入過濾二氧化碳的部分,隨后,經(jīng)過一個(gè)風(fēng)扇,在純化器被除去水蒸氣后再回到水冷系統(tǒng)。空氣的氣溫維持在12.8℃,航天服上的轉(zhuǎn)換裝置可提供長達(dá)7小時(shí)的氧氣供應(yīng)及二氧化碳的去除。

       為了應(yīng)對極端變化的溫度,大多數(shù)航天服都會(huì)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(gè)人都會(huì)產(chǎn)生熱,因此每當(dāng)宇航員在進(jìn)行工作時(shí)都會(huì)產(chǎn)生大量的熱。如果這些熱不除去,皮膚便會(huì)產(chǎn)生大量汗水并覆蓋著頭盔,宇航員會(huì)因此嚴(yán)重地脫水。

       航天服里有風(fēng)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(jī)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(shí)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(hào)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(jī)動(dòng)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(hào)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(gè)座艙內(nèi),因此當(dāng)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(jìn)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(jìn)行的太空行走”。可惜美國不承認(rèn)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(hào)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(hào)空間站“聯(lián)盟”T10號(hào)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(hào)空間站上進(jìn)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(jìn)行了3小時(shí)35分鐘的艙外活動(dòng)。薩維茨卡婭成為世界上第一位在太空行走的女性。

       第一個(gè)在月球上行走的人是美國的阿波羅號(hào)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(hào)飛船在月球上著陸,第一個(gè)走出登月艙登上月球。他在月球地面上停留了2小時(shí)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(shí)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(xiàng)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(shí)也以32小時(shí)36分鐘的記錄成為太空行走累計(jì)時(shí)間最長的女宇航員。

       2008年9月27日16時(shí)43分,當(dāng)?shù)灾緞倧纳裰燮咛?hào)飛船軌道艙緩慢而堅(jiān)定地邁向太空的一剎那,中國航天史上的一個(gè)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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