我們國家自主建造的天宮空間站已經在近地軌道漂浮了好幾個月,在這期間宇航員們已經完成了數次出艙任務,這意味著我們國家的航空航天技術已經十分先進。
現在人類的發展方向,已經十分明瞭,基本就是變著法子往宇宙發展,基本可以分為兩個方向,一個是太空探索和研究,另一個則是新能源的研發。
在太空探索這方面,不得不承認,我們國家曾經是落後於其他國家的,畢竟我們起步研究的確是晚於其它國家的。但是隨著時間的推移,我們國家現在已經做到航天方面的技術大部分與其他國家持平,少部分處於絕對領先地位。
我們國家的航空航天的特點就是,用最少的預算實現最多的功能。我們國家航天局的局長關於航天預算曾經說過,我們國家的航天預算大約是美國的十分之一。要用更少的錢做到同樣的事情,必然需要科研人員們付出更多的努力,在我國的航天發展中,凡是驗證過的技術就不再進行多次驗證。
比如我國製造的艙外宇航服,在神舟七號時由翟志剛和劉伯明兩位航天員出艙驗證,驗證成功後就已經能直接投入使用了。但讓人感到遺憾的是,在神舟七號中,用於驗證造價3000萬人民幣的航天服只能和軌道艙一起墜入大氣層被燃燒焚燬。
這當然會讓人感到很疑惑,既然要節省預算,那麼為何不將昂貴的航天服帶回地球重複利用呢?
艙內、外航天服的區別
首先我們需要知道的是,航天的是有艙內航天服和艙外航天服這兩種區別的。艙內航天服十分簡單,實際上就是一套普通的藍色制服,因為在太空站或者執行飛船內部的環境實際上跟與地球十分相似。
氣壓、氣溫、氧氣含量,這些因素都能在飛船內部實現平衡,因此在太空站內部中,除了沒有重力,實際上環境與地球出差不多,在這樣的環境中,自然不需要特殊裝備以維持航天員的生命。
而艙外航天服則是重中之重,因為當飛船需要長期待在近地軌道的時候,難免會出現一些損壞或其他問題,這時就需要宇航員出去維修,而且一些實驗和任務也會需要在艙外進行。
艙外就是真正的太空環境,只有征服艙外的太空環境,才能算是真正地征服太空。而艙外航天服就是幫助我們征服太空的最重要工具。
我們不應該將航天服看成是一件衣服,而應該將其看成小型的“航天飛船”,因為兩者實現的功能其實都差不多,都是在太空環境中維護好航天員的生命安全。
所以當我們把航天服當成一個小型飛船時,我們就不會再感到好奇,為何一件衣服造價能夠達到三千萬元。
而且小型的航天飛船實際上比大型的還要難造許多,而且它還必須要求有一定的柔軟性,能滿足宇航員的活動需求,因此全世界只有三個國傢俱有製造艙外航天服的能力,分別是中國、俄羅斯、美國。
艙外航天服為什麼那麼貴?
在太空環境中,航天服首先要面對的就是真空低壓環境,在真空環境裡任何水分一旦暴露都會立刻沸騰並且汽化,人類在真空中,意識會在10秒以內消失。
在大多數人的想法中,只要讓宇航服保持密封不久可以了嗎。一開始科學家們也是這麼想的,於是世界上第一個進入太空環境的宇航員就差點無法回到飛船中了。
第一次人類出艙太空行走,是前蘇聯的宇航員,他們的艙外航天服因為沒有充分考慮到宇宙真空的低壓環境,所以在出艙後,宇航員身穿的宇航服發生了嚴重膨脹,導致宇航員差點就回不去了,還好最終還是有驚無險。
除了真空低壓,宇航服還需要有良好的隔熱和散熱能力,有人說這兩個功能有衝突了,都要隔熱了還怎麼散熱?
實際上並沒有衝突,隔熱是因為在宇宙中溫度最低可以低至零下一百多度,如果沒有做好隔熱,航天員的體溫會漸漸飄散在宇宙中。
而太陽直接照射時,由於沒有空氣幫助我們的身體進行散熱,所以我們會被太陽持續加熱,一直照射下去,甚至可以直接被太陽曬熟。
在近地軌道中,一天只能可以看到幾十次日出或日落,也就是說,宇航員會反覆在高溫和低溫環境中存在。只有做好隔熱工作,才能在這個溫度反覆的環境中生存。
而需要散熱的原因也很簡單,因為航天服的隔熱效能好,所以航天員持續向外散發的體溫就會被留存在航天服之中,簡單來說就像是被悶在棉被裡一樣,雖然我們的體溫只有37度,但時間長了,依舊會熱得不行。
航天服的散熱方法很特別,在航天服中穿插著一根根水管,用流動的水帶走航天服內的溫度,這個方法實際上與電腦中的水冷散熱差不多。
最後還有輻射問題,在地球上,覆蓋在地球表面的大氣層可以看作是一層厚厚的物質,正是因為我們被大氣層覆蓋著,所以宇宙中那些高放射性的粒子和射線才無法輕易到達地表傷害到我們。
但是在宇宙中就不一樣了,沒有大氣層的保護,人類分分鐘會被這些高能粒子打成篩子。高能粒子或者輻射,實際上就像是一根根特別細的針,被它們射中時,這根針不會直接傷害到我們的身體,但是會破壞我們身體細胞中的遺傳物質,最終引發癌症。所以在太空中防輻射是一件十分重要事情。
除此以外航天服同時還需要能夠實時監測宇航員生命特徵、防禦外部衝擊、保障航天員安全。
艙外航天服不是一件奢侈品,並不是為了貴而貴,它是一件工具,存在的目的就是為了讓宇航員能夠在宇宙環境中安全活動,要讓如此多的功能同時集中在一套服裝中,造價自然會昂貴。
為何航天服無法帶回地球?
前文說到,神舟七號的出艙任務中,其中一個目的就是為了試驗這兩套造價不菲的航天服是否能夠投入使用。在試驗完畢時,航天服被留在軌道艙中墜入地球,一套航天服三千萬,兩套就價值六千萬了呀,這麼多錢都可以買十套房子了。
但現實情況是,艙外航天服不僅僅價值三千萬,它的重量還高達120斤,兩套就有兩百多斤重。在太空中,航天服重一點不是問題,因為太空中沒有重力,再重的服裝也不會壓垮航天員。
但是在返回過程中,返回艙每多一分重量,都意味著航天員的生存危險要增加一分,如果增加兩百斤重量,返回艙的加速度將會變得更大。
原本在降落傘的減速下,返回艙加上宇航員的重量還是能成功維持的,但是如果加上兩套服裝,返回艙可能會因為下降速度太快而被大氣層摩擦發熱焚燬,或者降落傘無法有效減速,結果就是返回艙與航天員一起摔個稀巴爛。
所以並不是科學家們故意想浪費,而是這樣做才是最為節省的方法。如果想要將這價值六千萬的兩套航天服帶下來,那麼返回艙、降落傘、火箭、甚至飛船全部都要重新設計重新建造,這樣要花的錢肯定遠超那兩套航天服的價值。
其實將航天服直接扔掉這種事情只會發生一次,因為這次的主要任務是實驗,以我們國家實驗成功就直接投入使用的特點來講,下一次的航天服將不需要再次試驗,會直接用在任務中去。
實際上,雖然神舟七號翟志剛和劉伯明兩位航天員的太空行走已經是十三年前的事情了,但是直到現在天宮空間站成功升空後,三位空間站的宇航員才第二次使用艙外航天服出到太空做任務。
而這次的艙外航天服,將會一直留在太空站中,供後來的航天員使用,也就是說,我們國家扔掉的航天服就只有13年前的那兩套,之後的航天服都沒有被浪費,它們將會在空間站中一直服役到損壞或者到達使用壽命上限為止。
我國航空航天的發展之路
相信許多人都知道,在五十多年前,美國與前蘇聯曾經開展過一次歷時十年的太空軍備競賽,這兩個超級大國搶著要做太空第一強國,蘇聯首先進入近地軌道,讓加加林成為第一個離開地球大氣層的人類,美國連著將12人送上月球,在月球上留下人類的腳印。
但這兩個國家的發展方式十分簡單粗暴,簡單來說就是用錢和生命來彌補技術的不足,比如美國的登月計劃,就是簡單的大力出奇跡,建造出一個造價十分高昂的“土星五號”發射火箭,憑藉其強大的推力才成功將航天員送上月球。
而此時,我們的國家剛剛成立,百廢待興,正在努力摸索出一條屬於我們自己的發展道路。直到上世紀七十年代,我們國家才發射出第一顆人造衛星,是第五個能獨立發射衛星的國家,在我們之前的國家有法國、蘇聯、日本、美國。
但是隨著時間的推移,我們國家的航空航天事業後發而先至,已經成為僅次於美國的航天強國。最重要的是,我們國家的航空航天技術所有的核心技術都是自主研發,不受其他國家技術的制約。
直到現在為止,我們國家的航空航天事業正在穩步發展,登月工程已經完成了第一步無人探索;載人航空技術也已經十分成熟,中國空間站已經成功投入使用;祝融號探測車已經在火星開始探索。
最為重要的是,我們的太空探索預算只有美國的十分之一,卻能做到同樣的事情,並不會因為花錢太多而勞民傷財。
結語
我們的目標是星辰大海,從最近地球上的氣候變化來看,未來環境有可能會越來越惡劣,所以我們人類終究要離開地球的。
那兩件被丟棄焚燬的艙外航天服就是我們航天技術的其中一塊墊腳石,未來我們將擁有在星際間航行的能力,這一些都離不開今天的犧牲。