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宇航員太空行走需要克服哪些困難

首頁 > 移民2022-05-12 14:51:43

太空中失重,宇航員行走會遇到什么問題?

太空中是一個失重的宇宙環(huán)境,宇航員在行走的時候和地面是有很大的不同的,主要就是體現(xiàn)在兩方面,他行走的時候需要的力量變少了,然后肌肉所受到的壓力也變小了,這兩方面就決定了在太空中和在地球上肯定有差別。

首先就是它在太空行走的時候需要的力量更小,因?yàn)樘罩袔缀跏且粋€失重的環(huán)境,你用手指輕輕的一點(diǎn)地,你可能就能夠飛起來,因?yàn)樗鼪]有重力的吸引,地球上的重力是9.8牛每千克,但是在太空中是沒有的,你輕輕的一發(fā)力就能夠漂浮起來,然后你能夠太空中漂浮很久,因?yàn)闆]有一個重力來影響你身體的空間位置。想要正常的生活,就要控制好自己的力量,因?yàn)榱α刻缶蜁霈F(xiàn)撞擊等情況。

其次就是肌肉收縮的力量更小了,可以說肌肉幾乎沒有壓力了,因?yàn)闆]有重力的影響,人的身體就不會對膝蓋產(chǎn)生壓迫,各個身體的肌肉也不會保持那么強(qiáng)大的力量,時間久了人的肌肉是會松弛的,所以說各國大的空間站基本上都有太空的健身設(shè)備,就是在太空上進(jìn)行一定肌肉的鍛煉,不然肌肉長久不發(fā)力,他的肌肉就會逐漸萎縮,再回到地面上就不能夠正常的生活,要適應(yīng)相當(dāng)長的一段時間,所以為了宇航員的健康,太空中的生活基礎(chǔ)設(shè)施也基本上還是很全的。

我們可以在網(wǎng)上找到一些圖片,宇航員在太空中生活的這些照片,那樣的一個環(huán)境,確實(shí)很特殊。但是說真實(shí)的生存狀況到底是如何的大家都不清楚,因?yàn)槟芄汲鰜淼亩际且恍┱5纳畛B(tài)。較為特殊的現(xiàn)象可能并不會公布出來,那需要我們后世進(jìn)行更多的探索。

因?yàn)槭е兀谔罩腥绻麤]有著力點(diǎn),人是會飄在宇宙中,不停飄蕩直到撞擊到物體,或者碰到可以改變自身運(yùn)動軌跡的物體,所以宇航員在太空中需要栓繩子。
如果宇航員要行走在太空中,在失重的情況下沒有著力點(diǎn)他就無法移動,就會永遠(yuǎn)的漂浮著。
無法找準(zhǔn)重心,很容易失去方向以及失去控制。其次,對宇航員身體也是一種極大的負(fù)荷。

宇航員在太空中行走,相當(dāng)于在真空環(huán)境中漂浮,處于完全失重狀態(tài)

在太空行走會有什么困難?請?jiān)敿?xì)說

在微重力環(huán)境下生活是很有趣,不同人的感覺也不同。第一次參加太空飛行的航天員,在進(jìn)入太空后的頭兩三天,約有30%-40%的人出現(xiàn)“空間適應(yīng)性綜合癥”(它是運(yùn)動病中的一種),其他人不會出現(xiàn)這種癥狀。血液流向上身,使鼻竇和舌充血,影響人的感覺,一周左右的時間,航天員體內(nèi)就會出現(xiàn)適應(yīng)失重的反應(yīng)。
所以在太空行走就很難掌握好自己的動作,所以航天局要花很長時間來訓(xùn)練宇航員。
太空輻射,失重,還要避免太空垃圾和小隕石的碰撞

宇航員太空行走可能會遇到哪些問題

太空輻射,失重,可能出現(xiàn)的其他意外突發(fā)情況等等,很多,風(fēng)險(xiǎn)非常高。
沒有重力,必須把力度把握好。要不然會飛的很高

1、溺斃在太空中

宇航服就像一個小型的個人航天器,它也會失靈。意大利宇航員Luca Parmitano2013年進(jìn)行太空行走的時候,就曾發(fā)現(xiàn)他的頭盔灌滿了水。他宇航服上的換氣系統(tǒng)出現(xiàn)了問題,因此他頭盔里的水蓋住了他的眼睛和耳朵,也遮住了他的鼻子。在有溺斃危險(xiǎn)的情況下,他不得不中斷太空行走。他并不是第一個體會到宇航服有問題的宇航員。

2001年,加拿大宇航員Chris Hadfield發(fā)現(xiàn)他的左眼受到刺激流出淚水遮住了他的眼睛,他的右眼也受到了刺激。那種情況使得他在太空中拿著電鉆的情況下失明了。擔(dān)憂可能是宇航服中有毒氣體泄露的情況下,他違背生存本能釋放出宇航服里的氧氣。幸運(yùn)的是他的淚水沖刷掉了刺激他眼睛的東西,他得以停止釋放氧氣的舉動完成太空行走。

2、飄走

雖然到目前為止還沒有宇航員不知不覺漂移到太空中,不過Hadfield將此當(dāng)作他最深的恐懼。任何進(jìn)行太空行走的宇航員都必須在身上綁著26米長的鋼繩。

通常情況下宇航員會結(jié)對進(jìn)行太空行走。當(dāng)他們還在氣閘室中的時候,必須彼此用繩子綁在一起,接著一人先出艙,將兩人的固定繩綁在艙外后,艙室內(nèi)的人才會解開綁著兩人的繩子,宇航員分離的概率很小。

3、血液沸騰

宇航員在進(jìn)行太空行走時穿著的宇航服能夠保護(hù)他們不受真空環(huán)境的傷害。人類的血肉在真空環(huán)境中會膨脹至其正常尺寸的兩倍。美國空軍飛行員Joseph Kittinger于1960年進(jìn)行高海拔跳傘的時候發(fā)現(xiàn)了這一點(diǎn)。他跳傘的時候右手套脫落,他的手立即膨脹了起來。

不過他還是勇敢地跳了下去,創(chuàng)下多項(xiàng)世界紀(jì)錄。回到地面后他的手回歸正常大小。他很幸運(yùn),脫落的是手套而不是頭盔或者身上其它部位的服裝脫落,否則他也沒辦法活著創(chuàng)造世界紀(jì)錄。宇航服受損,人們最擔(dān)心的是宇航員的呼吸問題。如果宇航服快速減壓,那么宇航員將在15秒后死亡——這正是身體用光體內(nèi)所有氧氣所需的時間。

1966年,NASA一名測試對象就曾體會過這樣的感覺,他說他在失去意識前,感覺自己舌頭上的唾沫起泡了。在太空中,如果沒有宇航服提供密封環(huán)境,那么人的體液會在人體內(nèi)的氣體快速膨脹的時候沸騰起來。不過宇航服上出現(xiàn)一個小洞卻不是什么大問題。2007年美國宇航員Rick Mastracchio宇航服的左手拇指外層處出現(xiàn)了一個小洞。

宇航服有多層以保護(hù)宇航員不受微流星體的傷害。巖石顆粒的重量雖不足一克但它們的速度可達(dá)到22500mph。目前沒有宇航服能夠保護(hù)進(jìn)行太空行走的宇航員們不受大一點(diǎn)物品的傷害。NASA在地球軌道上追蹤到五十多萬片人造太空垃圾,其中兩萬片垃圾的體積至少與一個橙子的大小差不多。

4、筋疲力竭

曾經(jīng),美國宇航員Scott Kelly和Kjell Lindgren進(jìn)行太空行走的時候,花費(fèi)了7個多小時的時間給機(jī)械手上油并進(jìn)行操縱錨索等任務(wù)。

太空行走耗時如此之長的原因之一在于雖然160公斤中的宇航服在太空中沒什么重量,但它還是很大,穿著它的宇航員們多少都受到了影響。

在沒有重力讓他們一直待在原地的時候,宇航員們無法簡單地站在一個地方進(jìn)行工作。有時他們在太空中擰扳手,結(jié)果他們的身體卻會不自覺地?cái)Q轉(zhuǎn)方向。所以他們工作的時候必須耗費(fèi)更多力氣才行。

5、未知數(shù)太多

1965年前蘇聯(lián)航天員Alexey Leonov進(jìn)行太空行走至今已有很長時間。他只在艙外待了12分鐘,但即便如此他也差點(diǎn)將自己交代在外太空。

前蘇聯(lián)的工程師沒有考慮到Leonov的宇航服在零壓力的情況下會膨脹的問題,導(dǎo)致他回艙的時候差點(diǎn)進(jìn)不去。同年美國宇航員Ed White進(jìn)行太空行走的時候發(fā)現(xiàn)某個彈簧出錯,也差點(diǎn)沒能活著回到地球。

1965年以來,宇航員們在進(jìn)行太空行走時遇到的未知之?dāng)?shù)不勝枚舉,雖然現(xiàn)在這種未知已經(jīng)減少,但它們依舊存在。Hadfield說:“宇航員們必須提前設(shè)想各種擔(dān)憂。我們花費(fèi)數(shù)年時間設(shè)計(jì)每個細(xì)節(jié),確保每個環(huán)節(jié)不出錯,這樣當(dāng)真正的錯誤來臨時你就不會被恐懼干擾。沒人想要一個動不動就大驚小怪的宇航員。”

太空行走會有什么樣的難題?需要解決那些問題?怎樣克服失重問題?

太空行走于地面行走相比有什么樣的問題要解決?
 太空處于真空狀態(tài),沒有大氣層的保護(hù),溫度變化很大,太陽照射時溫度可高于100℃,無陽光時溫度可低于-200℃,同時存在各種能傷害人體的輻射。為保障航天員在出艙活動中能安全、健康和有效地完成任務(wù),需要有出艙航天服、航天員在艙外乘坐的機(jī)動裝置、完成任務(wù)所需的工具、固定航天員身體的設(shè)備及安全帶等裝備。艙外航天服是出艙活動中最重要的裝備,相當(dāng)于一個微型航天器。它將航天員的身體與太空的惡劣環(huán)境隔開,并向航天員提供大氣壓力和氧氣等維持生命所需的各種條件。由于宇宙飛船、空間站、航天飛機(jī)這些載人航天器密閉艙內(nèi)的人造氣壓、空氣組成基本與地面相同,因此人體內(nèi)吸有一定量的氮?dú)猓教旆?nèi)的氣壓較低,僅為大氣壓的27.5%,航天員如果猛然出艙,遇到低氣壓后血液供應(yīng)不上,溶解在脂肪組織中的氮?dú)庥坞x出來卻不能通過血液帶到肺部排出而形成氣泡,可能造成氣栓堵塞血管,引發(fā)嚴(yán)重疾病。所以航天員出艙前需要吸取純氧將體內(nèi)氮?dú)馀懦觯耘懦[患。
  在太空行走的航天員由于沒有參照物,無法分清物體的遠(yuǎn)近大小,并判斷其速度快慢,如無保險(xiǎn)措施,很容易丟失在茫茫太空中而成為人體衛(wèi)星。所以太空行走需要采取保險(xiǎn)措施——用安全帶將航天員與航天器連接起來,防止航天員在太空中走失。
  為了防止減壓病,航天員在出艙活動之前還要進(jìn)行吸氧排氮。什么是減壓病呢?什么叫吸氧排氮?大家都知道,我們生活在地球表面時,人體受到大氣層的壓力為一個大氣壓,人體在這樣的壓力下不僅生活正常,與外界氣體交換也正常。但是,如果外界氣壓下降過大,人體組織內(nèi)的氣體因外界壓力低往外逸出。氧氣是人體需要的,逸到哪里都可以。但氮?dú)馔梭w組織外逸出就會使人體產(chǎn)生皮膚發(fā)癢、關(guān)節(jié)與肌肉疼痛、咳嗽和胸悶等癥狀。這種從高壓變成的低壓所引發(fā)的病就是減壓病。如果所設(shè)計(jì)的載人航天器乘員艙采用的是接近地面大氣的壓力制度,航天員進(jìn)入航天器內(nèi)時就不必進(jìn)行吸氧排氮。如果所采用的是半個大氣的壓力制度(60%氮,40%氧)時,航天員在進(jìn)入載人航天器之前,就得把體內(nèi)多余的氮?dú)馀懦觯醚鯕獯嫠_@是因?yàn)樵谝粋€大氣壓的普通空氣中生活時,人體中氧氣只占21%左右,而氮?dú)饧s占79%。
  航天員到艙外活動時,他身穿的航天服系統(tǒng)中的壓力比艙內(nèi)的壓力要低,這是為什么呢?這是因?yàn)槟壳拜d人航天中使用的航天服只有低壓航天服,還沒有研制出實(shí)用的高壓服裝(航天服中的壓力太高,不僅在工程實(shí)現(xiàn)上難度很大,還會使航天員的運(yùn)動和工作操作發(fā)生困難)。所以航天員在出艙(艙內(nèi)采用一個大氣壓的壓力制度)準(zhǔn)備,穿低壓航天服之前必須把體內(nèi)多余的氮?dú)馀懦觯醚鯕鈦泶嫠浞椒ň褪俏爰冄酢_@一過程則簡稱為吸氧排氮。吸氧排氮還涉及到時間問題,如果航天服內(nèi)的壓力相對較大,或者說它與艙內(nèi)壓力水平接近,而且艙內(nèi)的含氧量大,則吸氧排氮的時間就短,反之則長。
航天員在艙外行走有兩種方式:一種是用早期研制的臍帶式的生命保障系統(tǒng)與乘員艙連接,航天員身穿航天服,航天員所需要的氧氣、壓力、冷卻工質(zhì)、電源和通訊等都是通過臍帶由“母”載人航天器提供的。由于臍帶不能過長,所以航天員只能在“母”航天器附近活動,如果航天器走遠(yuǎn)了則容易使臍帶纏繞,像嬰兒那樣“窒息”而死。另一種是后期發(fā)明的裝在航天服背后的便攜式環(huán)控生保系統(tǒng)。航天員出艙后與“母”航天器分離,由于身穿艙外用的航天服,背著便攜式環(huán)控生保裝置,以及太空機(jī)動裝置,航天員可到離“母”載人航天器100米遠(yuǎn)處活動。實(shí)際上,艙外航天服及便攜式環(huán)控與生保系統(tǒng)是一個微型載人航天器,它保證人的周圍有適合的壓力,有通風(fēng)供氧,有溫濕度調(diào)節(jié),使航天員在服裝內(nèi)正常生存,并能進(jìn)行太空ccgc作業(yè)。
  有人稱載人機(jī)動裝置是太空“摩托艇”,因?yàn)樗b有推進(jìn)系統(tǒng),并能“自由”機(jī)動飛行。例如,美國航天飛機(jī)第10次飛行時,航天員使用的機(jī)動裝置有24個氮推力器,利用推力器工作,航天員可以進(jìn)行6個自由度的飛行。載人機(jī)動裝置外形像一個背包,航天員通過手控器控制其高壓氮?dú)鈴陌惭b在不同部位的推力器噴出,就能改變飛行的速度、方向和姿態(tài),成為名副其實(shí)的人體地球衛(wèi)星。

宇航員在太空行走中最怕遇到什么?

自從19世紀(jì)開始,人類進(jìn)入太空已經(jīng)不是夢想,曾經(jīng)以為天上的云后面是天宮的民間說法也不攻自破了。雖然科學(xué)技術(shù)等都有所提升,但是宇航員進(jìn)入太空他們也是會面臨各種心理緊張等問題,而對于他們來說,酒是最好緩解的物品。只不過在太空飛船里面是沒有任何一個物品有含有酒精的,而酒精也屬于禁品這種類型的。而還是有宇航員偷偷帶酒上飛船,只不過對于這種做法一直都是有爭議。我們今天給大家分別介紹下,宇航員在飛船里面喝酒是好還是不好。

宇航員為何不能在飛船上面喝酒

首先,我們平常開車都不能喝酒,那么宇宙飛船造價(jià)這么昂貴的飛船還會允許司機(jī)喝酒?答案顯然不可能。還有就是在飛船上面喝酒跟在普通地面上喝酒是不一樣的。在飛船上面喝酒是一件很困難的事情,因?yàn)闅鈮旱榷疾煌⑶胰绻M(jìn)入到宇航員的肚子還可能造成打嗝不停的現(xiàn)象。而且如果宇航員飲酒話,酒精可能會和其他揮發(fā)性的化學(xué)物產(chǎn)生化學(xué)作用,到時候?qū)τ陲w船上的某個系統(tǒng)會有很大的影響。除此之外,美國也曾經(jīng)對于宇航員在失重的情況下有進(jìn)行模擬,發(fā)現(xiàn)失重的情況下有酒精和沒有酒精的宇航員身體來看的話,還是沒有酒精比較好。因此,宇航員不能在飛船上飲酒也是經(jīng)過了一系列科學(xué)的測試得出的數(shù)據(jù)。

宇航員偷偷在飛船飲酒

其實(shí)雖然有規(guī)定不能在飛船上偷偷飲酒,但是宇航員在飛船上喝酒是個公開的秘密。他們有各種渠道可以帶酒上去,并且為了達(dá)到這個目的可以說是用盡方法。對宇航員來說,他們會覺得在飛船上面有時候難以入睡時候來一口,可以起到鎮(zhèn)定和安眠的作用。并且還有人可以明目張膽的運(yùn)酒上太空。比如日本的釀酒商三得利想知道如果在失重情況下釀造的酒是如何的呢?它就把酒運(yùn)送到太空站上面試驗(yàn),而這運(yùn)送上太空站的酒最后有沒有被喝結(jié)果也未可知。而俄羅斯是沒有對這方面管的太嚴(yán)厲的國家,因此他們的宇航員總是有方法帶酒上去,并且還得相互幫忙喝到。因?yàn)樵谑е厍闆r下,酒很容易變成氣體。而他們攜帶酒的方式也是多種多樣,可以放在飛船上的文件里面等等。而他們認(rèn)為喝酒是無害的,并且醫(yī)生認(rèn)為喝酒能中和毒素。

是否該支持宇航員飲酒呢

雖然有一系列的科學(xué)數(shù)據(jù)支持宇航員不能喝酒,但是如果不過量飲酒是否能讓宇航員們在飛船里面的心理素質(zhì)提高。而他們只是需要酒精在舌尖的感覺來滿足內(nèi)心需求罷了。不過也有人認(rèn)為說如果碰到不喝酒的對象又是如何呢?比如穆斯林教以及不飲酒主義者呢?小編認(rèn)為其實(shí)如果不過量飲酒的話又能適當(dāng)?shù)木徑庥詈絾T的心理壓力死可以的,幫助睡眠等。而俄羅斯已經(jīng)做出了宇航員飲酒上飛船最好的示范了,根本沒有太大的問題。

宇航員的太空行走一直是一件很酷的事,但是太控制危險(xiǎn)重重,一不小心可能就會出現(xiàn)問題,那么行走時會遇到哪些問題呢?

很多宇航員就是因?yàn)檫@些問題,差點(diǎn)回不了地球

溺斃在太空中

宇航服就像一個小型的個人航天器,一名宇航員的宇航服上的換氣系統(tǒng)出現(xiàn)了問題,頭盔里全是水,差點(diǎn)溺死。

飄走

任何進(jìn)行太空行走的宇航員都必須在身上綁著鋼繩,防止飄進(jìn)太空中。

血液沸騰

太空中如果沒有宇航服提供密封環(huán)境,也就是太空服破了,那么人的體液會在人體內(nèi)的氣體快速膨脹的時候沸騰起來。

筋疲力竭

太空中的無重力環(huán)境讓他們工作的時候必須耗費(fèi)更多力氣才行,所以會消耗很大的的精力。

太空行走,又稱為出艙活動。狹義的太空行走即指航天員離開載人航天器乘員艙,只身進(jìn)入太空的出艙活動。廣義而言,航天員在月球和行星等其他天體上完成各種任務(wù)的過程也可以稱為太空行走。太空行走是載人航天的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),是載人航天工程在軌道上安裝大型設(shè)備、進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)、施放衛(wèi)星、檢查和維修航天器的重要手段。要實(shí)現(xiàn)太空行走這一目標(biāo),需要諸多的特殊技術(shù)保障。1965年6月3日,愛德華·懷特成美國進(jìn)行太空行走的第一人。

兩名美國宇航員太空行走維修哈勃太空望遠(yuǎn)鏡:兩位宇航員約翰·格路恩斯菲爾德和安德魯·福伊斯特爾進(jìn)行第一次太空行走,更換哈勃望遠(yuǎn)鏡使用16年之久的舊相機(jī),換上一個小型鋼琴大小的新相機(jī)。這次太空行走耗時約7個小時。

蘇聯(lián)宇航員完成人類第一次太空漫步:1965年3月18日,蘇聯(lián)發(fā)射載有別列亞耶夫、阿里克謝·列昂諾夫的“上升”2號飛船。阿里克謝·列昂諾夫進(jìn)行了世界航天史上第一次太空行走。他離開“上升”2號飛船密封艙,系著安全帶實(shí)現(xiàn)了到茫茫太空中行走,在離飛船5米處活動了12分鐘。在美蘇爭霸時期,蘇聯(lián)也在太空行走方面超過了美國。

美國人第一次太空行走:1965年6月3日,美國發(fā)射載有航天員麥克迪維特上尉和懷特上尉的“雙子星座”4號飛船,繞地球飛行62圈。懷特到艙外行走21分鐘,用噴氣裝置使自己在太空中機(jī)動飛行。

美國航天員在阿波羅9號登月艙外太空行走:照片顯示的是施韋卡特在登月艙外太空行走。在長達(dá)46分鐘的艙外活動中,施韋卡特測試了便攜式生命保障系統(tǒng)。在之后的幾次月球表面探索任務(wù)中,就用到了這種生命保障系統(tǒng)

第一次無安全帶太空行走布魯斯:第一次無安全帶太空行走是由美國宇航局宇航員布魯斯·麥克坎德雷斯二世于1984年2月7日執(zhí)行“挑戰(zhàn)者”號的STS-41-B任務(wù)時完成的。在這次持續(xù)5小時55分的太空行走期間,宇航員羅伯特·斯圖爾特緊緊跟隨在他后面,以防萬一。

第一次三人太空飛行:1992年5月13日,美國宇航員皮埃爾·蘇奧特、理查德·赫布和托馬斯·埃克斯完成了第一次也是唯一一次三人艙外活動。照片顯示三名宇航員把手抓在重達(dá)4噸半的INTELSAT VI通信衛(wèi)星上。

美國宇航員太空行走首次修復(fù)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡:1993年12月,美國奮進(jìn)號航天飛機(jī)搭載6男1女共7名宇航員完成首次修復(fù)哈勃空間望遠(yuǎn)鏡。照片顯示的是女宇航員凱瑟琳-桑頓站在航天飛機(jī)機(jī)械臂上,正準(zhǔn)備把一塊發(fā)生故障的太陽能電池板從哈勃太空望遠(yuǎn)鏡上拆除,使其墜入地球大氣層燒毀。

美國宇航員練習(xí)在外太空搬重物:1993年,美國奮進(jìn)號航天飛機(jī)搭載6男1女共7名宇航員完成首次修復(fù)哈勃空間望遠(yuǎn)鏡。此次太空維修不僅為哈勃太空望遠(yuǎn)鏡更換了太陽能電池板,還安裝了經(jīng)校正的鏡頭。

美國宇航員排練太空行走應(yīng)急方案:照片顯示的是,1994年一次太空飛行時,宇航員卡爾-米德和馬克-李(右)排練太空行走應(yīng)急方案。

最危險(xiǎn)的太空行走:2007年11月3日,美國航天員帕拉金斯基完成歷時7個多小時的太空行走,成功修補(bǔ)了一塊國際空間站太陽能電池板

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