价值3000万元的舱外航天服,为何无法带回地球?

2022-06-01 18:33 点击:81 编辑:关青

3000万元一套的舱外航天服不带回地球扔到太空的确可惜,但是如果执意要将舱外航天服和航天员一起坐返回舱返回地球的话,后果不堪设想。要知道10套航天服也比不上一个航天员呀。

14年前,我们国家自主研发的飞天舱外航天服一炮而红。2008年神舟七号航天员翟志刚身穿飞天舱外航天服首次进行出舱行走,将五星红旗第一次出现在太空。实现了中国人的首次太空漫步。

随着神舟七号飞船上三名航天员返回地球,细心的网友发现,翟志刚穿过的舱外航天服却没有随他一起返回地球。

那么,究竟是为什么舱外航天服不能返回地球呢?今天就来探讨一下这个问题。

迄今为止,全球只有中美俄三国拥有研制航天服的能力,毕竟载人航天不是哪个国家都能玩得转的,这是高端玩家玩的游戏。

俄罗斯的航天服为“猎鹰”舱内航天服和“海鹰”舱外航天服。

美国的航天服为“ACES”舱内航天和“EMU”舱外航天服,目前美国正在研发新一代航天服,预估在2024年投入使用。

目前中国使用的航天服为“飞天”航天服,是中国自主研发的第二代航天服,经过多年的改版完善,现在功能越发先进。

中国“飞天”舱外航天服简介中国自主研发的“飞天”舱外航天服,重量120公斤,高度两米,造价3000万元,使用寿命三年15次,每次能够支持航天员连续在舱外活动八个小时。

有的朋友看到这里会说,这么重的衣服穿到航天员的身上,他们在太空如何执行任务?其实大家不了解,太空环境是微重力失重的环境,航天员虽然穿着一百多公斤的衣服,但就和我们穿一件外套是一样的,只不过我们的外套没有航天服那么多功能。

据了解,飞天舱外航天服每套制作的时间最少需要四个月,全套航天服都是纯手工缝制,而且科技感满满。

由于太空的环境很恶劣,有很多射线辐射,温差也很大,所以航天服必须能够为航天员提供以下需求,比如说为航天员提供足够的大气压力;供应氧气和水;回收分离二氧化碳、水蒸气和其它有害气体;隔绝外部温度并且维持航天员的体温;阻隔危险的宇宙射线;还要像防弹一样抵挡微流星的撞击。

航天服从里到外分为共六层,分别是特殊防静电处理过的棉布织成的舒适层,橡胶质地的备份气密层,复合关节结构组成的主气密层,涤纶面料的限制层,通过热反射来实现隔热的隔热层,以及最外面的外防护层。

舱外航天盔也是经过特殊设计的,其面窗有4层结构,里面两层用高纯度的氮气填充,能够有效防止因为温度差而产生雾气,影响航天员的视线,外面两层能够有效防止碰撞和遮挡太阳光,如果需要迎着太阳光工作的时候,可以将滤光面窗拉下。

头盔内部还有报警指示灯、照明灯、摄像头,如果服装出现故障的话,报警指示灯就会闪烁,而且还有语音提示。

如果头盔的作用相当于人的眼睛的话,那么胸前部分就相当于人的大脑,这里配备了各种精密仪器和核心部件,其中最主要的就是电控台和气液控制台。

电控台控制着家电,风机,数管和电台开关等设备,气液控制台控制着航天服的氧气供给和应急供给,可以切换主备氧气和贮备气体压力设施。

此外,航天服上有一根电池带和航天服直接连接,能够实时监控航天员的生命体征和安全信息,安全性能得到很大的提升。

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发航天服,中国自主设计的“飞天”航天服3,000万一套,而美国一套航天服造价1.5亿元,据说当时一共制作了18套,现在只剩下4套可以使用了。

1.舱外航天服就是一座小型的航天器

舱外航天服作为航天员探索宇宙出舱活动的必备装备,它其实并不是一件简单的衣服,而是一座只能乘坐一个人的小型的航天器。

舱外航天服要为航天员提供足够的大气压力,供应足够的氧气和水,回收航天员呼出的二氧化碳、水蒸气和其它有害气体。

更重要的是隔绝外部温度,阻隔宇宙辐射,它就相当于一艘穿在身上的飞船,在保障安全的同时又能灵活操作,你说,这么高级的产品,价格贵也就不稀奇了。要是价格便宜的话,宇航员怕是不敢穿着去出舱活动了。

2.航天服制作材料和工艺非常严格

航天服从里到外一般一共有六层,每一层使用的材料都非常的有讲究,越靠近外面的一层科技含量就越高。

比如最里面舒适层的面料,是需经过特殊处理防静电的棉料织成的,其内还配备了尿液收集装置,最外层的防护层由多种纤维复合织物构成,不仅面料柔软,而且有防辐射,抗低温等诸多特点。

此外,在航天服的小小躯干上,各种开关和阀门就多达上百个,它们被集成在一个个小小的仪器和控制台中,其科技含量和复杂程度可想而知。

如此做工精良,功能强大,科技含量爆棚的产品,价格昂贵也就不奇怪了。

3.航天服研发设计周期长,需要耗费大量的人力物力

航天服最耗钱的阶段并不是生产阶段,而是研发设计阶段,这个周期很长,一般需要十年左右的时间。

毕竟航天服作为一款高科技的产品,相当于小型的宇宙飞船,航天服的各项性能必须经过反复测试之后达到设计要求,这期间需要消耗大量的人力物力。

这就好与研发新的战机一样,研究设计阶段需要耗费大量的人力和物力,还得经过各项周密计算,反复实验才能最终确定,所以它的花销费用也是很昂贵的。

4.航天服不是量产产品

航天服不是量产产品,分摊到每一件航天服上的成本也就非常昂贵了。我们生活中好多产品,刚开始价格昂贵,但是随着大批量的生产,它的价格会很快下降,因为生产量增加,生产成本就回下降。

载人航天这项工程,至今也只有不超过五个国家玩得转,说这是高端玩家玩的游戏,一点也不夸张,就拿我们国家来说,载人航天发展了这么多年,但是上过太空的只有13名航天员。

航天服因为没有广泛的用户需求,前期的设计研发成本高,运用了很多黑科技,所以它的生产成本居高不下。

以上四点就是航天服造价昂贵的主要原因,尤其是航天服的前期研发设计投入成本很多,而且航天服具备了航天飞机的大部分功能,可以把它当做一座小型的航天飞机,科技感满满,自然自然造价也就相当昂贵了。

为什么航天员用完后的航天服,不能带回地球?航天员在返回地球的过程中,身穿舱内航天服,但是对于重达一百多公斤的舱外航天服,大多都留在太空,最主要的原因是如果携带舱外航天服,会影响返回舱上的航天员生命安全。

1、返回舱的有效载荷和空间有限

返回舱的有效载荷和空间都是经过科学家的周密计算而得出的,不能超载运行,哪怕是超一公斤都不行,很可能会对返回舱内的航天员造成生命威胁。

三位航天员身穿舱内航天服,如果还要携带一百多公斤的舱外航天服的话,让本就拥挤的返回舱不堪重负,所以为了确保航天员能顺利回到地球,就将舱外航天服留在了太空。

2、舱外航天服也是有寿命的

但凡是一件产品,都是有有效期这一说法的,也就是有使用寿命的,舱外航天服也不例外,每次使用都会造成损害。

美国航天服的使用寿命是15年,或者舱外执行任务使用五次,我国第一代舱外航天服的寿命是两年5次,第二代舱外航天服的使用期限是三年,或者执行15次舱外任务。到了使用时间后,舱外航天服的使命也执行完毕了,最终也会被留在太空的。

以上两点就是在航天员执行完任务之后,返回地球不携带舱外航天服的主要原因,尤其是会影响到返回舱内航天员的生命安全,这是绝对不可以的。

最后总结航天服是航天员探索太空时的必备装备之一,其实就是一座小型的航天器,能够为航天员提供生命所需的一切,保障航天员的生命安全。

航天服之所以不带回地球,主要是因为航天服体积大重量重,返回舱的空间和容量是有限的,如果超载的话,会对航天员的生命安全造成威胁。最好的办法就是把航天服放到空间站内,这个问题现在已经解决了,因为我们中国已经有自己的空间站了。

航天员穿着价值3000多万元的舱外航天服进行太空作业,返回地球时却只能带回一双手套。经过改进后的新一代“飞天”舱外航天服重约130公斤,每一克产品的重量与等克黄金的价值相当。这么昂贵的航天服,为什么不带回地球呢?

舱外航天服为什么那么昂贵经济学中有这样一个概念:商品的价值量由生产商品的社会必要劳动时间决定,商品交换以价值量为基础实行等价交换。

舱外航天服

这个概念放到舱外航天服身上同样适用。舱外航天服堪称世界上最复杂的服装,从内到外由特殊防静电处理过的舒适层、合成橡胶质地的备份气密层、主气密层、涤纶面料的限制层、隔热层和外防护层共六层结构组成,整个制作过程需要经过47道工序,仅仅装配环节就需要近4个月的时间。

“飞天”舱外航天服结构

舱外航天服之所以要耗费这么多道工序、这么多天时间进行精雕细琢,主要是因为它充当着航天员舱外作业时的一道生命保护屏障。如果没有这道100%绝对可靠的屏障,航天员随时都有可能葬身太空。

飞天

航天员一旦离开空间站或者宇宙飞船,进行舱外作业,就要面临着极其复杂和恶劣的外太空环境。外太空的温度变化非常大,太阳直射到的地方温度可达130℃,太阳直射不到的地方温度又会迅速下降到零下160℃甚至更低。外太空宇宙辐射强烈,紫外线辐射强烈,还有未知的陨石和微陨石穿梭其中。

因此,一套标准且合格的舱外航天服除了要具备舱内航天服所有的功能外,还要增加防辐射、隔热、防微陨石、防紫外线等功能。

刘伯明、汤洪波出舱作业

神舟十二号航天员刘伯明和汤洪波穿着的新一代“飞天”舱外航天服高约2米,重约130公斤,能够满足160cm-180cm身高范围内的航天员穿着需求,穿脱只需要5分钟时间。

舱外航天服与其说是一套服装,不如说是一套满含“黑科技”的微型航天器。据了解,我国的一套舱外航天服造价高达3000多万元人民币。据说,美国的一套舱外航天服造价高达1.5亿美元。

舱外航天服为什么不能带回地球造价如此昂贵的舱外航天服,航天员返程时为什么不能带回地球呢?

舱外航天服

主要是不划算。载人宇宙飞船在发射升空和返回地面时,要充分考虑载荷、重量和成本问题。我们要知道,从地面往空间站运送一公升的饮用水就要烧掉数万美元,所以在设计宇宙飞船的有效载荷时要精确到克。

一般来说,飞船返回舱的空间和载荷都非常有限,根本没有体积庞大、重达一百多斤的舱外航天服的容身之地。

飞船返回舱入地

航天员使用完舱外航天服以后,通常都会把它留在空间站以供下一批航天员使用,或者与飞船轨道舱一起坠入大气层中烧掉。具体到神舟十二号身上,刘伯明和汤洪波穿过的舱外航天服大概率会留在中国空间站,等到神舟十三号等下一批航天员入住时再重复使用。

但是舱外航天服并不可以无限次重复使用,相反,它的使用寿命非常短暂。我国第一代舱外航天服的使用寿命是2年或5次舱外任务,最新一代舱外航天服的使用寿命是3年或15次舱外任务。也就是说,航天员穿着这套舱外航天服每次出舱作业几小时,只能重复使用15次,而且还得在3年的有效期内。

太空机械臂

美国和俄罗斯的舱外航天服也是如此,甚至重复使用次数更加短暂。

以“飞天”舱外航天服为例,刘伯明、汤洪波穿着舱外航天服出舱作业几个小时,每套航天服就等于折旧了200多万元人民币。

从折旧和使用寿命考虑,舱外航天服带回地球的价值也不大。

所以,与其花费远超舱外航天服本身价值的巨额成本把它带回地球,倒不如把它坠入大气层中烧掉划算。

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