神舟21号乘组搭乘神舟22号飞船返回东风着陆场时,不仅3名航天员(张陆、武飞、张洪章)出舱状态良好,而且返回舱还是直立状态,这在以往的载人返回任务中实属罕见。至此,神舟21号乘组以在轨驻留210天时间,直接刷新了此前神舟20号乘组创造了纪录204天。
截至目前,已有11个乘组、27名航天员先后进入中国空间站,完成了8次太空会师。而进入太空执行飞行任务的航天员更多,一共有30名航天员、47人次参与。不过,即便经历这么多次任务之后,依然还是有朋友疑惑:航天员返回时为什么要穿航天服?
这么说吧,舱内航天服虽然重量不是很大,但它绝不是一件普通的衣服,而是一套应急救生设备。而且,不仅是返回和发射的时候,包括变轨、交会对接过程,以及飞船出现压力应急的时候,航天员都需要穿上这套舱内航天服,原因至少有以下几点:
众所周知,飞船返回再入地球大气层时,一定会经历几千摄氏度高温的灼烧,如果这个阶段没有完全经受住考验,出现了阀门意外被打开的情况,那返回舱很快就会因为空气泄漏而出现失压的紧急情况,而舱内航天服就可以在这个时候防止急性缺氧的发生。
在下一代梦舟飞船服役之前(支持大气层外整船逃逸),我们的载人航天系统一直是火箭负责逃逸,飞船负责救生的模式。如果发射阶段突发重大故障触发逃逸,那舱内航天服自带的温控、通风和通信系统就会起到关键作用,可以在这个逃逸过程中有效保护好航天员的整个躯干,而不仅仅是头部。
不可否认,在发射和返回期间,飞船系统才是发挥缓冲功能的主要角色,比如反推点火、动态调节特制的航天座椅等,所以,大家会看到航天员们都是坐在自己的位置上系好束缚带。但舱内航天服一些关键部位也内置了结构支撑,在一定程度上起到了分散局部压力的作用。
神舟21号乘组才顺利返回地面不久,大家应该也能从直播画面中有一个直观感受,那就是在飞船已经有多重缓冲设计的情况下,着陆冲击力看上去还是很大,虽然没有出现剧烈翻滚的情况,但依然有比较明显的晃动和声音。如果这个时候航天员没有穿戴好舱内航天服,还是有可能出现受伤的情况。
当飞船内意外出现火情,这个时候就不仅是舱内温度会发生急剧变化的事情了,随之而来的还有释放出大量有毒气体和烟雾。而舱内航天服,不仅能提供温度控制,还能有效隔绝这些有害气体和烟雾,起到确保航天员的生命安全的作用。
可能有人会觉得这种意外情况比较罕见,但美国五十多年前登月的时候,其阿波罗载人飞船就发生过氧气罐爆炸事故, 以至于3名航天员的登月任务被迫中止,好在最后他们都借助登月舱奇迹般地成功返回地面。
实际上,不论是航天员去空间站的路上,还是返回地面的时候,所有人的航天服都必须穿戴整齐。而且不仅是中国航天员,全球所有载人航天任务都有同一个强制要求,那就是航天员在返回和发射阶段都必须身着舱内航天服。
大家别觉得穿那么复杂的一身衣服是不是太麻烦了,正如此前美国宇航局实施载其登月计划首次载人任务(三男一女)时说的那样,没有什么载人任务可以保证百分之百不出问题,美国航天史上已有十多名航天员在执行载人任务(美国航天飞机14人牺牲,包括首位以色列航天员)、或者进行相关训练(阿波罗1号地面测试,3人被大火烧死)的时候失去生命,这很残忍,却也是事实。
而且,世界载人航天史上也发生过不穿舱内航天服导致的惨剧:前苏联联盟 11 号返回时,舱内空气因压力阀门意外被震开快速泄漏,3名航天员却根本来不及穿上航天服,最终因为缺氧和失压无一人幸免遇难。只不过事儿发生的时间太过久远,所以很多人都不知道罢了。
而且,航天员在舱内、舱外穿的航天服还并不是一回事儿。前者就好比是一件救生衣,主要是为了应对低压缺氧的紧急情况;而后者更像是一个微型航天器,航天员出舱的时候穿上它,相当于把飞船里面的环境直接穿在了身上。
之前还有朋友疑惑,为什么一件舱外航天服的造价就高达三千万,而且还有使用次数的限制?要知道我们的舱外航天服有6层结构,它不仅要能耐得住太空的极端温差,还要防的住高真空、强辐射,甚至是微流星体的撞击。
而且,航天员穿上这身衣服也不容易,一套舱外航天服自重约 130公斤,航天员单次出舱任务的时间可能就长达7小时,有时手里还要提着其他装置,移动和安装工作不仅是个技术活,还是个体力活,没有足够的耐力可能都支撑不到任务结束。
与舱外航天服相比,舱内航天服的结构就简单多了,没有相对独立的生命保障系统,电力和氧气的获取都需要依赖舱内设备来供给。所以,舱内航天服的造价自然也没那么高,大概在10万到20多万这个区间,因为穿着环境没有舱外复杂,所以损耗不大能够重复使用很多次。
航天员进入中国空间站后,大部分时间都不会穿航天服,而是采用一次性服装系统!
实际上,航天员在整个任务期间,并不需要长时间穿着航天服,更多时候穿的都是失重防护服、锻炼服、休闲服和舱内工作服等多种服装。比如:当航天员们进行医学实验的时候,他们会穿专门的实验服,颜色相对更浅,而且有拉链和尼龙搭扣设计,航天员在进行各种操作的时候都比较方便。
大家还记得吗?在神舟21号乘组出舱的时候,便有多名航天员都表示:自己回来第一件想做的事就是洗头!这是因为他们在空间站执行任务的这7个月时间中,洗头只能用免洗洗发液,更没有像地面那样洗过淋浴,把湿毛巾加热一下擦拭就解决了。
这么说吧,在空间上最宝贵的一个资源,那就是水。所以,节约用水也贯穿到了航天员的整个任务过程,除了舱内航天服和舱外航天服,他们采用的都是一次性服装系统,还根据更换频率的高低排好了顺序,分别是:内衣,袜子、运动衫,礼服、工作服等。
你可能想不到,航天员更换工作服的时间周期,竟然可能长达一个月。之前航天中心航天员系统副总设计师刘伟波就解释过这个问题,之所以不在空间站上洗衣服,主要是穿一次性的服装比在轨清洗成本低得多。而且,洗衣服就得用洗衣粉或清洁剂,但水在加了这些物资后就被污染了,再净化就变得很复杂。
总而言之,航天员执行任务期间,包括发射和返回的时候,其实都是根据当下的需求来选择穿什么衣服,而并不是追求一种形式,有的时候主要考虑安全性,而有的时候则主要注重舒适度。