揭秘宇航服生產過程,為何只有中、美、俄三個國家能生產?

2022年12月31日23:23:07 科學 1087

一提到人類的太空領域,就不得不說到宇航服,它保障了宇航員的生命安全,被稱為航天領域的「利器」。

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你小時候想當太空人嗎?


今天,就來揭秘宇航服生產的過程,看完你就知道,當今世界為什麼只有中、美、俄三個國家能夠生產它了。

宇航服的重要性

從航天領域興起到現在,不過幾十年的時間,人類最初在太空的每一步都是未知的、致命的。

而太空環境更是比人們想像的要惡劣,早在古代的時候,人們就發現太空很有可能沒有氧氣

近代的天文學家經過反覆觀察,驗證了這樣的說法。

除開沒有氧氣外,太空還是真空環境,大家都知道,氣壓和沸點呈一定的比例關係。

因此,如果人體直接暴露在太空當中,會立刻因體液沸騰而死。

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這是血的教訓


不僅如此,太空還有高溫和低溫環境,受到太陽輻射的一面溫度升至幾百攝氏度,背陽面幾乎達到了絕對零度。

而且無重力環境使得人類無法在太空自由行走,一旦脫離飛船的束縛,將是一件危險的事情。

沒有任何地球生物能夠在嚴酷的太空當中生存。

為了探索太空,人類在最開始的時候,相繼發射了幾顆無人探測器,後來又將動物放置在航天器當中。

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為航空事業犧牲的萊卡狗狗


事實證明,只要航天飛船的建造足夠完善,生物是可以在其中生存的。

為什麼我們不可以模仿飛船,打造一款具有相同屬性功能的衣服呢?

宇航服便由此誕生了,宇航服又被稱為微縮版宇宙飛船,因為它具備後者的絕大部分功能。

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宇航服結構


小型宇宙飛船

宇航服又細分為艙內用和艙外用,根據使用的場景不同,建造標準存在一定的差異。

艙內用的宇航服更加緊貼,沒有那麼臃腫,這是因為宇航員需要在艙內執行各種任務、進行正常的活動,輕便的宇航服能夠減輕他們的負擔。

並且艙內的環境相對要好很多,不需要如此高的要求。

而艙外的宇航服則有更嚴格的製作標準,包括隔熱系統、氧氣系統等等,總之能夠克服直接暴露在太空的一切問題。

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國產飛天艙外宇航服


艙外宇航服才是真正能夠檢驗一個國家技術水平的存在,它主要分為六層。

第一層是內層,考慮到宇航員日常生活可能會產生大量的汗液等污穢物,再加上內層與宇航員緊貼,採用的是質地柔軟的棉針織原料,具有較好的吸附性。

內層幾乎沒有技術含量,完全是為了宇航員的舒適着想。

第二層是保暖層,這是為了應對太空過冷環境研發出的,採用羊毛、合成纖維等保暖性較好的材質,同樣沒有太多的技術含量。

第三層是隔熱層,這一層是宇航服的重中之重,也是劃分國力水平的重要標準。

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神7艙內航天服


它不僅能夠起到隔熱的效果,還能防止各種有害輻射的進入,非常具有實用價值。

要知道,沒有大氣保護的太空,時刻都可能會出現有害輻射,而隔熱層是保障宇航員生命安全的關鍵所在。

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宇宙中輻射無處不在


隔熱層主要利用鍍鋁的聚酰亞胺薄膜或聚酯薄膜為原材料,它們屬於合成材料,被廣泛運用於生產生活當中。

技術難點在於,如何生產出符合宇航服標準的材料,對合成的技術有着嚴格的要求。

第四層是散熱層,它主要用於宇航員的體溫過高時,進行調節,屬於宇航服當中的恆溫系統。

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人體核心溫度


該層主要利用的是如聚氯乙烯等原料,原料具有穩定性,能夠應對高溫和低溫的環境,對溫度的調節也相當有效。

而製作太空服的聚氯乙烯與普通的材質不同,它的穩定性更高。

第五層是氣密隔絕層,主要是調節宇航服內和太空之間的氣壓差,起到隔絕效果的同時,還能保證宇航員周圍時刻存在壓力。

考慮到加壓之後,可能會影響到宇航員的運動,設計師通常會在結構的交接處進行特殊處理。

第六層是外殼層,也是技術難點的所在,它直接面對太空的惡劣環境,要求非常高。

不僅要防火、防高溫、低溫,還要預防各種宇宙射線,同時還要有相當強度的耐磨損性。

考慮到顏色和光熱的吸收影響,通常選用的是白色或者金色。

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阿波羅登月


此外還有宇航員配套使用的頭盔、手套等等,都是符合相關標準,具有高要求的存在。

更加關鍵的是,如何將這些技術結合起來,也成為了科學家們要考慮的問題。

在建造成本方面,一套宇航服甚至能夠與小半個火箭的相媲美。

此前我國公示了宇航服的建造成本,上邊赫然寫着3000萬人民幣的龐大數據。

製作火箭和航天器本來就是燒錢的事情,還要建造出符合標準的宇航服,沒有強大的財政支撐是難以實現的。

可見,能夠建造宇航服國家只有三個,並不是沒有原因的。

最後,製作宇航服的「小零件」非常多,生產工序也相當複雜。

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宇航服部件


美國為了製作一套宇航服,先後調動了80多家具有相關技術的生產廠家,日夜對精細的零件進行生產。

每一個零件都要生產多個替代品,再將這些替代品進行對比,優中擇優。

組裝完成之後,宇航服還要投入到相關的測試當中,比如壓力測試、高溫測試等等。

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美國艙外宇航服)


一旦不合格,就意味着前期投入的一部分資源將付諸東流,一切要從頭開始。

只有經受了百般的技術打磨,才能真正被宇航員穿上。

因此,人類航天曆程的幾十年時間,很少出現因宇航服發生的航天事故。

在完美的宇航服背後,是無數技術工人日夜兼程的測試和組裝。

宇航服的發展

我們今天看到的宇航服,也是經歷了長久的發展歷程,才逐漸完善的。

最早的時候,一位冒險家為了打破跳傘記錄,將飛機開到了萬米高空,他身穿可以隔絕外界環境的衣服跳下。

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菲利克斯跳向地球


上世紀60年代,美國宇航局根據這位冒險家衣服的設計思路,成功研發出了宇航服。

由於未能考慮到舒適性,宇航員穿上之後顯得尤為臃腫,不利於活動。

此後,科學家對宇航服的結構進行了打磨,研發出了第三代航天服,也就是阿波羅號登月時,阿姆斯特朗所穿的宇航服。

該服裝大大提高了機動性,將很多必要品都放置在背後的一體化儲物箱當中。

不過由於沒有精簡設計結構,仍舊顯得臃腫。

經過反覆研究,科學家發現在結構方面幾乎已經到達了瓶頸,於是又在成本方面下功夫,不斷精進,壓縮成本。

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成本自然是越低越好


未來的宇航服還將朝着便攜式、美觀性的方向發展,在具有更高實用性的同時,符合人們的審美特徵,而且價格還便宜。

相信,在不遠的未來,即使是普通人,也能接觸到宇航服。

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