揭秘宇航服生产过程,为何只有中、美、俄三个国家能生产?

2022年12月31日23:23:07 科学 1087

一提到人类的太空领域,就不得不说到宇航服,它保障了宇航员的生命安全,被称为航天领域的“利器”。

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你小时候想当太空人吗?


今天,就来揭秘宇航服生产的过程,看完你就知道,当今世界为什么只有中、美、俄三个国家能够生产它了。

宇航服的重要性

从航天领域兴起到现在,不过几十年的时间,人类最初在太空的每一步都是未知的、致命的。

而太空环境更是比人们想象的要恶劣,早在古代的时候,人们就发现太空很有可能没有氧气

近代的天文学家经过反复观察,验证了这样的说法。

除开没有氧气外,太空还是真空环境,大家都知道,气压和沸点呈一定的比例关系。

因此,如果人体直接暴露在太空当中,会立刻因体液沸腾而死。

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这是血的教训


不仅如此,太空还有高温和低温环境,受到太阳辐射的一面温度升至几百摄氏度,背阳面几乎达到了绝对零度。

而且无重力环境使得人类无法在太空自由行走,一旦脱离飞船的束缚,将是一件危险的事情。

没有任何地球生物能够在严酷的太空当中生存。

为了探索太空,人类在最开始的时候,相继发射了几颗无人探测器,后来又将动物放置在航天器当中。

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为航空事业牺牲的莱卡狗狗


事实证明,只要航天飞船的建造足够完善,生物是可以在其中生存的。

为什么我们不可以模仿飞船,打造一款具有相同属性功能的衣服呢?

宇航服便由此诞生了,宇航服又被称为微缩版宇宙飞船,因为它具备后者的绝大部分功能。

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宇航服结构


小型宇宙飞船

宇航服又细分为舱内用和舱外用,根据使用的场景不同,建造标准存在一定的差异。

舱内用的宇航服更加紧贴,没有那么臃肿,这是因为宇航员需要在舱内执行各种任务、进行正常的活动,轻便的宇航服能够减轻他们的负担。

并且舱内的环境相对要好很多,不需要如此高的要求。

而舱外的宇航服则有更严格的制作标准,包括隔热系统、氧气系统等等,总之能够克服直接暴露在太空的一切问题。

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国产飞天舱外宇航服


舱外宇航服才是真正能够检验一个国家技术水平的存在,它主要分为六层。

第一层是内层,考虑到宇航员日常生活可能会产生大量的汗液等污秽物,再加上内层与宇航员紧贴,采用的是质地柔软的棉针织原料,具有较好的吸附性。

内层几乎没有技术含量,完全是为了宇航员的舒适着想。

第二层是保暖层,这是为了应对太空过冷环境研发出的,采用羊毛、合成纤维等保暖性较好的材质,同样没有太多的技术含量。

第三层是隔热层,这一层是宇航服的重中之重,也是划分国力水平的重要标准。

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神7舱内航天服


它不仅能够起到隔热的效果,还能防止各种有害辐射的进入,非常具有实用价值。

要知道,没有大气保护的太空,时刻都可能会出现有害辐射,而隔热层是保障宇航员生命安全的关键所在。

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宇宙中辐射无处不在


隔热层主要利用镀铝的聚酰亚胺薄膜或聚酯薄膜为原材料,它们属于合成材料,被广泛运用于生产生活当中。

技术难点在于,如何生产出符合宇航服标准的材料,对合成的技术有着严格的要求。

第四层是散热层,它主要用于宇航员的体温过高时,进行调节,属于宇航服当中的恒温系统。

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人体核心温度


该层主要利用的是如聚氯乙烯等原料,原料具有稳定性,能够应对高温和低温的环境,对温度的调节也相当有效。

而制作太空服的聚氯乙烯与普通的材质不同,它的稳定性更高。

第五层是气密隔绝层,主要是调节宇航服内和太空之间的气压差,起到隔绝效果的同时,还能保证宇航员周围时刻存在压力。

考虑到加压之后,可能会影响到宇航员的运动,设计师通常会在结构的交接处进行特殊处理。

第六层是外壳层,也是技术难点的所在,它直接面对太空的恶劣环境,要求非常高。

不仅要防火、防高温、低温,还要预防各种宇宙射线,同时还要有相当强度的耐磨损性。

考虑到颜色和光热的吸收影响,通常选用的是白色或者金色。

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阿波罗登月


此外还有宇航员配套使用的头盔、手套等等,都是符合相关标准,具有高要求的存在。

更加关键的是,如何将这些技术结合起来,也成为了科学家们要考虑的问题。

在建造成本方面,一套宇航服甚至能够与小半个火箭的相媲美。

此前我国公示了宇航服的建造成本,上边赫然写着3000万人民币的庞大数据。

制作火箭和航天器本来就是烧钱的事情,还要建造出符合标准的宇航服,没有强大的财政支撑是难以实现的。

可见,能够建造宇航服国家只有三个,并不是没有原因的。

最后,制作宇航服的“小零件”非常多,生产工序也相当复杂。

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宇航服部件


美国为了制作一套宇航服,先后调动了80多家具有相关技术的生产厂家,日夜对精细的零件进行生产。

每一个零件都要生产多个替代品,再将这些替代品进行对比,优中择优。

组装完成之后,宇航服还要投入到相关的测试当中,比如压力测试、高温测试等等。

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美国舱外宇航服)


一旦不合格,就意味着前期投入的一部分资源将付诸东流,一切要从头开始。

只有经受了百般的技术打磨,才能真正被宇航员穿上。

因此,人类航天历程的几十年时间,很少出现因宇航服发生的航天事故。

在完美的宇航服背后,是无数技术工人日夜兼程的测试和组装。

宇航服的发展

我们今天看到的宇航服,也是经历了长久的发展历程,才逐渐完善的。

最早的时候,一位冒险家为了打破跳伞记录,将飞机开到了万米高空,他身穿可以隔绝外界环境的衣服跳下。

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菲利克斯跳向地球


上世纪60年代,美国宇航局根据这位冒险家衣服的设计思路,成功研发出了宇航服。

由于未能考虑到舒适性,宇航员穿上之后显得尤为臃肿,不利于活动。

此后,科学家对宇航服的结构进行了打磨,研发出了第三代航天服,也就是阿波罗号登月时,阿姆斯特朗所穿的宇航服。

该服装大大提高了机动性,将很多必要品都放置在背后的一体化储物箱当中。

不过由于没有精简设计结构,仍旧显得臃肿。

经过反复研究,科学家发现在结构方面几乎已经到达了瓶颈,于是又在成本方面下功夫,不断精进,压缩成本。

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成本自然是越低越好


未来的宇航服还将朝着便携式、美观性的方向发展,在具有更高实用性的同时,符合人们的审美特征,而且价格还便宜。

相信,在不远的未来,即使是普通人,也能接触到宇航服。

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