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宇航员有三怕!万一空间站出了事,能从太空跳伞回到地球吗?

2023-05-16 01:00:54 1206

摘要:宇航员有“三怕”宇航员是一群勇敢的人,但在遥远的空间站里长时间工作和生活,一干就是一年多,他们也会有许多担心。国际空间站里的宇航员有“三怕”:一怕失火,二怕撞击,三怕没氧气。国际空间站空间站是一个密闭的小空间,尽管经过二十多年的不断建设和扩...

宇航员有“三怕”

宇航员是一群勇敢的人,但在遥远的空间站里长时间工作和生活,一干就是一年多,他们也会有许多担心。国际空间站里的宇航员有“三怕”:一怕失火,二怕撞击,三怕没氧气

国际空间站

空间站是一个密闭的小空间,尽管经过二十多年的不断建设和扩充,国际空间站里可供生存的加压体积只有915.6立方米,这其中还填塞了大量的仪器设备,可供人活动的空间非常小。1997年2月,前苏联的和平号空间站设备发生火灾,大火烧了14分钟才被扑灭,舱内充满有毒的烟雾,类似的隐患在国际空间站里不是没有。

太空火灾极其可怕

由于近几十年来人类频繁地向太空发射航天器,加上空间武器实验和卫星意外相撞,在近地轨道上游荡着数以十亿计的大小碎片,这些碎片不是静止的,它们全都以每秒7.5公里以上的速度绕地球旋转;与此同时,太空中本来就有无数的大小尘埃穿行,有的如拳头般大小,有些细如针尖,但它们无一例外速度都超过11公里/秒。一旦这些东西与空间站迎头相撞,其造成的危害不可想象。

和平号空间站多次遭遇撞击

外部撞击可能造成空间站失压、内部的故障也会导致漏气,国际空间站还发生过几次空气循环系统故障,把宇航员们憋够呛。

当出现突发事故需要紧急撤离时,宇航员们需要回到与空间站对接的飞船上去,启动应急程序脱离空间站返回地面。有朋友问了,为什么宇航员不能直接从空间站跳伞返回呢?

宇航员能否从太空跳伞?

跳伞的极限在哪里?

自从降落伞被发明之后,就一直有勇士不断挑战跳伞极限,有超低空跳伞的,有超高速跳伞的,也有超高空跳伞的。

2014年,美国硅谷的一个计算机科学家艾伦·尤斯塔斯从41425米高的氦气球上跳下,他在4分半钟的自由下降后打开降落伞成功回到地面,一举创造了人类最高跳伞记录。

挑战41425米高空跳伞记录

与其他极限跳伞运动员不同,尤斯塔斯跳伞时穿了一套特制的服装,看起来像宇航员的太空服。这并不是因为耍酷,而是高处不胜寒。41425米的高度虽不是大气的边缘,但也接近平流层顶,属于同温层上限,这里的大气压接近于0,温度低至-23℃。更要命的是,尤斯塔斯在下降的过程中还要穿越近30公里厚的同温层,它的温度更是低至-55摄氏度。超低温度和超低气压,如果不像宇航员那样将自己保护起来,任何人都会在几秒钟之内丧命。

这样看起来,空间站里的宇航员只要愿意,穿着航天服从太空跳回地球没问题了?

尤斯塔斯从氦气球上跳下

有位朋友这样做了个计算:尤斯塔斯从41公里高度跳下花了4分半钟,空间站的高度大约400公里,宇航员从上面跳下来要不了40分钟,舱外航天服撑个把小时没问题,所以从空间站往下跳是可行的。

果真如此吗?如果你了解物理学,就能明白从41公里高跳伞跟从400公里高度跳伞,他差的不仅仅是高度。

下降的难题

跟绝大多数人造卫星一样,空间站需要长期保持在一定高度的轨道上运行,它不是悬浮在太空中的。

美国早期的空间实验室

尤斯塔斯乘坐氦气球升到41425米的高空,尽管这里的空气十分稀薄,但依然还是有空气,否则氦气球不能产生浮力。而对于空间站和其它卫星来说,空气是有害的,因为空气产生阻力会让它掉下来,所以空间站需要升到更高的高空,在400公里以上的地方空气阻力极小,这使得空间站可以保持每秒7.66公里的轨道速度,低于这个速度它就会掉下来。

宇航员与空间站会保持相同的速度飞行

一个宇航员离开国际空间站开始舱外活动,他的速度是多少?没错,差不多也是7.66公里/秒,与空间站基本保持同步。宇航员跳出空间站后并不会如我们想象的那样很快往下掉,而是跟着空间站一起绕着地球转,每92分钟兜一圈,因为空间站赋予了他一个向前的初速度,只要速度不减,他就会始终保持在400公里的高度。当然了,由于在这个高度依然存在极少量的空气,空气阻力让宇航员减速,他会每个月下降2公里。这速度太慢了,别说一个月,只几个小时宇航员就会耗光氧气瓶里的空气,憋死了。

舱外活动的时间在几小时以内

即便是宇航员用火箭向下加速,他在进入大气层时也会与空气剧烈摩擦,没有哪个降落伞和宇航服能够承受上千度的高温;而要将速度降下来,氧气还是会不够用。

太空服里的氧气有限

还有一个大家不容易考虑到的问题,这同样会危及宇航员的生命。当你以非常高的速度下落时,即便没有发生燃烧,身体也可能发生自旋。因为人体并不是完全对称的,不同部位受到的空气阻力差异会导致你在空中极速旋转,强大的离心力和高过载会让血液涌向大脑,脑血管爆裂而心脏却没有血液供应,其后果可想而知。

宇航员会死于危险的自旋

怎么才能安全返回?

答案只有一个,乘坐返回舱。空间站的对接口上常年停靠着一到两艘载人飞船,它既是将宇航员送到空间站的交通工具,也是保证宇航员安全撤离的最后一道防线。

狭窄的返回舱才是最安全的地方

与空间站的功能不同,飞船返回舱唯一的作用就是确保宇航员生命安全,当太阳耀斑爆发,宇宙射线有可能穿透空间站造成杀伤时;当空间站无法通过改变轨道躲避太空碎片时;当空间站发生严重安全事故时,宇航员都会第一时间关闭所有空间站节点舱,撤回到返回舱里避险。

飞船返回舱可以确保宇航员的安全

如果空间站无法修复不得不被放弃,宇航员会乘坐飞船返回大气层,完全不需要考虑怎么跳伞。

#科学燃计划# #中国空间站核心舱春季发射#

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