航天员们生活的空间站内气压最接近的是?

  长沙晚报掌上长沙4月29日讯 据钱江晚报消息 (记者 陈伟斌 发自海南文昌)4月29日,运载着中国未来空间站核心舱的“胖五”,即将发射。除了在发射现场见证这一激动人心的发射外,钱江晚报·小时新闻记者也独家对话到了国际宇航联空间运输委员会副主席杨宇光,为我们讲解有关核心舱、空间站和航天员的知识。

  建造空间站就像搭积木

  有的部分还有“扩展槽”

  Q:这次发射的空间站核心舱,以及未来将发射的实验舱,有多大多重?

  A:这次发射的核心舱主要由以下几部分组成——大柱段、小柱段和节点舱,共有3个对接口、2个停泊口和1个出舱口。核心舱全长16.6米,大柱段直径4.2米,小柱段约2.8米,重约22.5吨,内部居住空间超过50立方米。

  核心舱的大柱段,顾名思义,核心舱的这部分有点像一根直径达4.2米左右的柱子,这是核心舱直径最大的那部分。未来将发射的实验舱从体型上看,和核心舱差不多。为啥是这么个直径?

  因为“胖五B”顶端整流罩的直径是5.2米,所以核心舱直径最大肯定不能超过5.2米,而且为了防止火箭在飞行过程中,巨大的推力产生的剧烈振动将核心舱内的有效载荷损伤,还必须留出一定的间隙。此外,这也是因为“胖五B”火箭最大的运载能力是二十多吨。所以需要分三次发射,才能最终组合完成空间站的初期建设。

  “天和”核心舱是未来空间站的指挥控制中心。航天员的生活起居要在这里进行,并将在此开展一定的空间科学实验和技术试验。核心舱还有资源舱以及后端通道。后端通道可供航天员出入货运飞船。除了最末端的货运通道用来对接飞船外,最前端的球形节点舱还有4个对接机构:前面和底部的用来对接载人飞船,旁边两个则对接实验舱Ⅰ和实验舱Ⅱ。同时,顶部还有一个出舱口,供航天员开展出舱活动。为了让航天员在太空中的长期生活能够更加舒适。未来加上两个实验舱后,空间站整体能够达到110立方米。此外,空间站还为每个航天员配置了一台平板电脑,除了可以连接舱内设备进行工作和监测外,还可以连“WiFi”上网。

  此外,天和号核心舱配备了一大一小两个机械臂,它们可以分别工作和联合完成一系列空间建造和服务,包括舱段转位与对接、支持航天员出舱活动、空间站舱外状态检查、悬停飞行器捕获等工作。

  Q:中国未来建成空间站后,其规模主要就是这三部分组成是吧?

  A:对。我国未来空间站,也就是天宫空间站,主要的三大模块就是天和号核心舱和问天号、梦天号的试验舱,此外还计划有巡天号光学舱,以及对接的天舟货运飞船和神舟飞船,所以整个加起来约有100吨重,这样可以构成一个比较庞大的空间站。

  但这只是初期的一个规模,未来其实是可扩展的。中国未来的空间站建设,采用的是模块化设计,这就像大家玩乐高一样。

  所以说我们的核心舱和实验舱为什么都要有节点舱?就是因为各个组成部分需要通过节点舱把彼此连接到一起。

  核心舱有两个停泊口用于连接两个试验舱,等于是这两个实验舱永久固定在这两个口上,组成一个空间站。但这只是一个基本构型,核心舱前后还各有一个对接口,节点舱的下方朝下也还有一个对接口,此外还有一个出舱口。

  所以除了两个停泊口以外,核心舱还有三个对接口可以停泊,用以连接其他航天器,包括神舟载人飞船、天舟货运飞船等。

  如是组成的空间站可能会在太空运行若干年,但未来还是可以扩展的,也就是说未来我们或许还可以有第二个核心舱对接上去,并且未来的舱体依旧会设计更多“扩展槽”般的接口和停泊口,最终实现空间站的不断拓展。

  此外,还有空间机械臂,用于在轨组装和舱外作业。

  Q:核心舱都要具备哪些功能?

  A:核心舱内部其实分为资源生活舱、居住舱,以及节点舱。从未来空间站的基本功能来讲,此次发射的核心舱有这几个功能——

  第一个是支持航天员长期在轨驻留,因为将来整个空间站建成后,在货运飞船不断的给送补给的情况下,每批航天员或许都要在空间站里连续驻留很长一段时间,就像现在仍在使用的国际空间站一样,只不过航天员会不停的轮换,这个空间站也会存在十几年甚至更久。

  要实现连续驻留就要有一个居住条件,最基本的就是它不能太小。实际上等于每个舱内至少要有50立方米以上的空间,才能供三位航天员居住和工作。目前看,核心舱的实际空间可能比这还要大,约有110立方米。我们可以对标一下国际空间站,其加压空间约916立方米,居住空间约388立方米,所以说它所需的空间是非常大的。

  光空间大还不行。要让航天员能在其中长期居住,最重要的是要有一套环控生保系统(环境控制和生命保障系统),也就是物化再生式生命保障系统,这必须是一套可再生式的防控生保系统,保证舱内资源可以重复使用,比如舱内的水和氧气等,都必须具备被收集后重复使用的功能。

  此外,核心舱其实还有一些其他的功能,比如我们的空间站的管理和控制,包括它的姿态控制、电源、通信等等,都是以核心舱为枢纽来进行控制的。有点类似未来空间站的“主脑”。

  而且这次核心舱上天以后,神舟十二号飞船也将在不久后择期发射,并可能带着三名航天员进核心舱,一个是要在里面待三个月,验证我们的航天员和能不能正常在核心舱环境里生活工作三个月。因为我们以前最长的经验,只有在里面在天宫二号里面待过一个月,没待过三个月。

  还有一个重要的任务,要验证出舱技术。过去我们只在神州七号时,航天员翟志刚出过一次舱,而未来有很多科学实验都需要在舱外进行。

  Q:气闸舱都有哪些作用?

  A:气闸舱有两个门,一扇对内一扇对外。航天员先进入气闸舱,然后把气闸舱给关上,形成一个密闭空间,把里面的空气给排掉(我们是用抽气机抽出来保存起来再循环利用),让它变成一个真空环境,打开气闸舱的门,就可以出舱了,然后做各种各样的实验或者维修。

  回来时也一样,先进到气闸舱,然后再把舱外的门关掉,关掉后又变成一个封闭空间,然后给它充气,充到一个大气压,和里舱的压力一样,再把里面的门打开,航天员就又可以回到生活舱了。

  所以气闸舱非常重要。

  我们这个空间站将来的主气闸舱是在问天试验舱里,将来真正做大量出舱活动是靠问天号试验舱。因为有这个舱个头比较大。核心舱的节点舱也可以作为一个小的气闸舱来用。

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今天,人类航天已经取得多项非凡的成就,建立了多个新的航天里程碑。

例如,三辆火星车正在神秘的火星世界里探索着,中国玉兔2号月球巡视车正在神秘的月球背面不断前行,日本隼鸟2号在完成小行星样品任务后再次飞向遥远天体,美国奥西里斯-REx号载着珍贵小行星矿石正在返回地球。

因为人类航天的快速发展,地球附近太空变得无比的热闹,按照现在的发展速度,人类将很快迎来“太空采矿”的新纪元。

人类航天所取得的成就,离不开上一代航天英雄的无私奉献,在上个世纪,为了人类航天的发展,数万航天工作者付出了一生的心血,有的航天人甚至付出了生命的代价,1971年,前苏联发生了史上最惨烈的航天灾难,造成三名宇航员遇难。

现如今的地球轨道上一共有两个空间站,一个是国际空间站,另一个是中国空间站,这两个空间站里面都有人类长期驻留。

而空间站鼻祖是由前苏联制造的礼炮1号,礼炮1号是人类史上首个真正意义上的空间站,不管是国际空间站还是中国空间站,都是建立在礼炮1号空间站的基础上,没有礼炮1号空间站,或许就没有现在的国际空间站和中国空间站。

1971年4月19日,礼炮1号空间站发射升空,随后精确进入了200公里高的绕地轨道,礼炮1号是一个不规则的圆柱体,长20米,直径4米,总重约18吨,内部总空间为99立方米。

这个时候,美国人早就已经登上了月球,为了赶在美国人的前面,建立首个太空基地,1971年4月22日,前苏联就迫不及待地发射了改进型的联盟10号载人飞船,想将三名苏联宇航员送入空间站。

事实上软硬件并没有准备好,4月23日,联盟10号飞船接近了礼炮1号,但是测距系统始终显示飞船与礼炮1号之间有9厘米间距,所以对接并未成功,于是,宇航员尝试手动打开舱门也失败了,6个小时后,联盟10号只好返回地球。

只差一步就进入空间站了,不甘心的前苏联很快就解决了这个问题,1971年6月6日,联盟11号升空了,它载着巴扎耶夫、多勃罗沃里斯基和沃尔科夫前往空间站,这一次顺利完成了对接,三名宇航员很快进入了空间站。

苏联代表人类首次进入空间基地,这让前苏联多少挽回了一些面子,联盟11号3名宇航员在空间站共停留了23天,然后于6月29日离开了空间站,启动了返回程序。

6月30日凌晨时分,联盟11号在进入大气层前,返回舱与轨道舱实施爆破分离,随后轨道舱被当成垃圾抛弃,而载着三名宇航员的返回舱将再入大气层。

万万没有想到,爆破分离时本来按顺序引爆的12个小炸药一起爆炸了,由于释放了巨大能量,返回舱的一个减压阀突然被震开了,舱压急剧下降,这个减压阀刚好位于多勃罗沃里斯基的座位下面。

在真空中,知道返回舱的空气泄漏有多快吗?只用了35秒,返回舱内的气压就几乎降到零,3名宇航员相当于置身于真空环境中。

死亡就在那一瞬间,但并不是因为无法呼吸到空气窒息而死,舱内没了气压,宇航员肺部空气迅速膨胀,直至将肺撑破,耳膜也因气压破裂,血液沸腾汽化,40秒后,三名宇航员全部遇难。

这就是令人敬畏的真空,没有人能够在这种恶劣的环境中撑过一分钟,没有了气压,水可以在0℃以下的温度中沸腾。

在这场惨烈的航天灾难中,联盟11号宇航员之所以全部遇难,主要存在三个方面的原因。

一,返回舱漏气减压阀位于勃罗沃里斯基的座位下面,比较隐秘,并没有在伸手可及的地方,所以,一开始并没有引起宇航员的注意,等到宇航员发现吱吱的漏气声是座位下面传来,为时已晚,宇航员要去关阀门,还要先解开安全带。

二,联盟10号和联盟11号属于是临时改进飞船,本来只有两个座位,但为了急于登上空间站,临时增加了一个座位,这样一来,舱内空间变得非常拥挤,宇航员只能肩并肩坐在一起,过于拥挤会影响到宇航员反应速度。

三,由于过于拥挤,导致三名宇航员无法穿舱内的宇航服,这意味着少着一层安全保护,完全依赖于返回舱,如果此次灾难发生时,宇航员都穿了宇航服,就算返回舱漏气了,他们也能躲过一劫。

有了史上航天灾难的教训,以后的每次航天发射,各国宇航员都会穿上舱内的航天服,直到与空间站成功对接后,才能脱下来,这样一来就多增加了一层保险,关键时刻可以救命。有趣有料的科学内容请关注唯一的微信公众号:有趣探索

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